矢量水听器在潜艇模型噪声定位中的应用研究

潜艇模型噪声源的定位可以为分析潜艇模型噪声的辐射特性提供依据,进而评估潜艇模型噪声的优劣,并对其性能加以改进。利用水听器阵列可以对潜艇模型噪声定位,但对于低频辐射噪声,水听器阵列的孔径会很大。在漳河水库,利用矢量水听器测量了潜艇模型的辐射噪声,并利用复声强器估计了辐射噪声的方位,从而为矢量水听器在潜艇模型辐射噪声测量中的应用提供了一个范例。

国外大比例潜艇模型试验研究

采用大比例潜艇模型进行试验测试可有效评估、预测潜艇战技性能,从而推进潜艇研制工作。与实艇试验相比,大比例潜艇模型试验具有低成本、无人员安全风险等突出优点。本文将研究国外大比例潜艇模型试验情况,分析未来潜艇大比例模型试验发展趋势。

DARPA2潜艇模型定常流动黏性流场和水动力计算

为了进一步验证SA湍流模式模拟分离流动问题的能力,采用SA(Cυ=30)湍流模型,数值求解定常不可压缩的RANS方程,计算DARPA2潜艇模型定常流动黏性流场和水动力;速度-压力耦合采用SIMPLE方法处理,对流项采用二阶迎风格式,隐式迭代求解方程组。得到的数值计算结果与实验值符合较好。潜艇不同部分对水动力的贡献及受攻角的影响是不同的,升力系数随攻角的增加,艉附体的作用明显增强,而指挥台的作用不是很明显;指挥台和艉附体分别存在时,水动力系数随攻角变化的趋势与全附体时是一致的,曲线不存在奇异性变化。

无监督学习的潜艇模型智能简化策略

针对潜艇运动方程复杂、耦合性强,水动力系数测量周期长等问题,引入了水动力系数敏感性指数,量化水动力系数对潜艇姿态的影响程度。在简化传统直接阈值法的基础上,提出了基于无监督学习K-means聚类的阈值聚类法。利用9个特征参数简化潜艇运动方程。研究结果表明:在简化项数相同时,阈值聚类法的特征参数中,除战术回转直径外,其余8个特征参数的误差均小于或者等于直接阈值法,且阈值聚类法的最大误差为3.850%,最小误差仅为0.008 3%。

某潜艇模型不同潜深弹性形变阻力误差补偿理论

针对某型水密潜艇模型流体阻力进行研究。对该模型弹性体与刚性体结构流体阻力误差进行对比与分析。利用ANSYS 对不同潜深工况下该弹性试验模型的结构形变量展开了分析;利用 CFD 计算流体力学 k-ω湍流模型对该刚性体艇体水阻力特性进行了计算;通过 ANSYS 有限元与 CFD 流体分析相互结合,对该实际弹性体模型不同潜深水下变形量与水阻力进行了深入研究;通过数值分析高斯逼近方法建立了该弹性体模型试验阻力误差补偿理论。结果如下:①弹性体试验模型结构力学误差补偿能够较好地提高试验的准确性,在水深 0 ~20 m 工况下,最大误差减小 1. 347%;②针对试验模型的弹性形变与刚性体的对比分析,首次提出了该弹性模型试验误差补偿理论,为 CFD 计算流体力学的准确性验证提供了更加准确的标准。

基于标准潜艇模型的潜艇机械噪声影响因素分析

基于Benchmark标准潜艇模型,建立了不同结构形式的Benchmark标准模型的衍生潜艇模型,包括单层壳潜艇模型和双层壳潜艇模型以及无附体结构和有附体结构的潜艇模型。开展理论解析解计算与数值仿真计算比对,得到数值仿真计算的置信度,并开展Benchmark潜艇缩比模型实验室试验,通过试验验证数值仿真计算的可靠性。基于以上研究,针对潜艇机械噪声开展数值计算,计算得到在海洋流场环境中不同结构形式的Benchmark潜艇模型的固有振动特性以及其受到机械设备激励作用下的机械辐射噪声值,并通过对比分析得到了不同激励形式、不同潜艇艇体结构特性对其机械噪声的影响规律。

有限元方法分析BeTSSi-Ⅱ标准潜艇模型低频目标强度

BeTSSi-Ⅱ标准潜艇模型具有较为完整的内部结构和接近真实潜艇的线型,因此其目标强度特性更接近真实潜艇。采用声-壳耦合有限元方法分析了收发合置BeTSSi-Ⅱ标准潜艇模型的低频目标强度,结果表明当频率大于100 Hz时,正横方向附近入射的目标强度大于其他方向入射的目标强度。进一步分析内部结构的影响,结果表明内部结构对正横方向附近入射的目标强度影响较小,而对首尾方向附近入射的目标强度影响较大。此外分析了BeTSSi-Ⅱ简化潜艇模型的目标强度,结果表明模型简化同样对正横方向入射的目标强度影响较小,而对首尾方向附近入射的目标强度影响较大。最后对比分析了BeTSSi-Ⅱ和BeTSSi-Ⅰ两种潜艇模型,结果表明两者的差异主要为内部结构的差异,如果忽略内部结构,两者的差别不大。

螺旋桨及其运行对潜艇操纵性水动力影响的模型试验研究

利用循环水槽中的垂直型平面运动机构(VPMM)对无桨和带桨全附体潜艇模型完成拘束模型试验,分析目的拟合出潜艇操纵性无因次线性水动力系数。对比可知:带桨模型的水动力系数Z'_w、M'_w和舵角系数Y'_(δr)、M'_(δs)、Z'_(δs)较无桨模型分别减小17.33%、36.33%、16.10%、30.51%、24.25%,而舵角系数N'δr较无桨时增加16.45%,其余水动力系数的变化基本维持在10%以内。由此表明螺旋桨的存在及其运行对潜艇操纵性水动力系数具有一定的影响。

运用代理模型方法预测潜艇结构模型的振动声辐射

基于Kriging模型和最优对称拉丁超立方体抽样方法,以简化的水下潜艇结构模型为例建立水下相对复杂结构振动声辐射计算的代理模型,可对水下潜艇结构模型进行共振频率和声功率级的预测。建立的代理模型可以在整个设计变量尺寸范围内对模型的振动声辐射进行实时预测。由计算结果得出,使用基于Kriging方法的代理模型能较准确地完成固有频率和声功率级的预测。所建立的代理模型能快速、准确地预报在整个设计变量尺寸范围内潜艇结构模型的振动声辐射。

潜艇模型

知识准备 力：力是物体与物体之间的相互作用。一般情况下，力是推或者拉形成的。力不仅有大小，而且还有方向。一个静止或者保持运动状态不变的物体，它受到的合力为零，这就是牛顿第一定律。

模型高手在民间 记第二届“方舟杯”舰船及潜艇模型锦标赛

2013年12月7～9日，第二届“方舟杯”舰船及潜艇模型锦标赛在浙江省杭州市“新湖·香格里拉”举行。这是中国民间舰船模型界继2012年第一届锦标赛后的又一次大聚会。

“尼科诺夫号”潜艇模型诞生记

模型故事 “尼科诺夫号”潜艇，是世界上第一艘有皇帝支持并由国家出资建造的人力潜艇，它在潜艇的发展史上具有重要的意义。它的发明人是沙皇俄国的一名木匠，名字叫叶菲姆·尼科诺夫。

模型潜艇自动操控系统设计与实现

针对传统模型潜艇控制为有线控制方式,线缆影响模型潜艇水下机动的缺点,设计一种模型潜艇遥控式操控系统。该操控系统由主控制器、遥控器、传感器、放大电路、信号取样电路、舵角反馈机构、电动舵机、电源、高压气源、压载水舱系统、浮力调整及纵倾均衡系统、推进系统、报警系统等共同构成。操控系统由遥控器以无线通信方式发出指令,主控制器收到指令后自动解算,给出操控信号,经放大后控制执行机构,进行相应的注水、排水、转舵、浮力调整、纵倾均衡,主推进进车与倒车,配合操舵,潜艇机动到指定深度和航向,并保持姿态稳定,遥控器接收并显示模型潜艇当前的状态,遇到危险状态时报警器可自动报警。

温度梯度环境中潜艇尾流热特征的试验研究

改进了用于实验室热尾流测量的温度测量系统,提高了系统的集成度和抗干扰能力。在水槽中实验研究了螺旋桨推进潜艇模型在有、无温度分层流体中尾流的热特征,得到两种条件下尾流的温度分布和信号衰减规律,分析了两种尾流信号的形成机理及其影响因素,表明在温度分层环境中'冷尾流'信号对探测和识别水下航行的潜艇更为有利,所得结果可为红外反潜和潜艇红外隐身提供更加切合实际的理论支撑。

潜艇流场数值模拟及不确定度分析

为了分析计算流体力学预测结果的可信度问题,采用雷诺平均N-S方程,结合SSTκ-ω湍流模型,对验证研究用的美国DARPA潜艇模型SUBOFF光体湍流场进行数值计算,预报了艇体压力系数,计算流体力学预报值与实验基准数据有较好地吻合,并对雷诺平均N-S方程法进行了验证与确认,不确定度为1.52%.本文相关计算网格数20万左右,单机运行时间大约在2 h后得到收敛值,充分显示了计算流体力学方法在潜艇初步设计中预测水动力性能的高效性、可用性与可信性.

一种基于代理模型的水下目标分类识别方法

基于Kriging模型和圆柱壳振动相似性理论,以圆柱壳近似代替潜艇模型为例建立代理模型,可按照潜艇排水量大小分为大、中、小和袖珍4个艇级的潜艇进行分类识别。把逆向思维运用到代理模型中,将计算得到的圆柱壳固有频率作为输入值,圆柱壳的外形尺寸长度和半径作为输出的结果值建立代理模型。通过计算结果得出,使用基于Kriging方法的代理模型能够快速而准确的识别潜艇的分类。

潜艇非稳态流场计算流体力学不确定度分析

依照ITTC推荐规程对美国DARPA潜艇模型SUBOFF光体在不考虑自由表面情况下的CFD计算进行不确定度分析。选取中间尺度的时间步长,验证中采用细、中、粗三套网格。在最精细的网格上进行不同时间步长的研究。最后对潜艇表面压力计算进行确认。

航空重力垂直梯度探测潜艇方法研究

航空重力梯度测量属于被动探测,抗干扰能力强,如果能和其他探潜手段相配合将极大地提高航空搜潜的效率。针对航空重力梯度测量是否能够用于探测潜艇的问题,依据俄亥俄级弹道导弹核潜艇的结构特点,建立了适用于重力梯度计算的潜艇模型,分别给出了潜艇外壳、内部质量亏损产生的重力垂直梯度的计算方法,并对不同精度重力梯度仪可探测的潜艇重力垂直梯度值进行了计算,从航空反潜的角度对探测潜艇效果进行了分析。经计算表明,如航空重力梯度仪精度达到10^-2 E,将具备一定的实际探潜效能;如精度达到10^-4 E,反潜机搜索宽度可与现有航空磁性探潜相当。

满足静水性要求的Jackson潜艇船型

分析Jackson潜艇线型控制方程的几种表现模型形式,其中:2个形状因子的模型可利用设计要求中的排水体积与浮心纵坐标的联立方程组获得;其他针对2个形状因子的模型可利用优化方法获得。通过实例验证该方法的可行性。结果表明,该方法可用于建立数学线型,进而用于多学科设计优化。

澳大利亚 世界最小潜艇问世

近日，世界上体积最小的潜艇在澳大利亚问世。这艘被命名为“塞拉菲娜”的潜艇仅有40厘米长，甚至还没有一只潜艇模型的体积大，是世界上可自我控制的最小潜艇。