边界元方法分析收发分置Benchmark潜艇低频目标强度

收发分置的潜艇目标强度对于双基地声呐和多基地声呐的探测性能具有重要的意义。采用快速多极边界元方法分析了收发分置情况下刚硬边界Benchmark潜艇低频目标强度。结果表明,潜艇的目标强度随频率、发射角和接收角的变化而变化。频率越高,潜艇的目标强度变化越复杂。此外,当入射方向和散射方向关于正横方向对称时,潜艇的目标强度取得极大值,并且在正向散射处亦出现极大值。进一步分析了潜艇收发分置目标强度对探测的影响。结果表明,目标潜艇在不同的情况下目标强度不同,在文中的计算频率处,分置角较大时目标强度更有可能取得较大值。

典型追击方式下Benchmark潜艇目标强度仿真研究

目标强度在鱼雷捕获、追踪、识别目标整个过程中起着重要的作用。为了研究目标强度在鱼雷攻击目标潜艇战术中的应用;采用理论仿真方法对鱼雷攻击潜艇的几种典型追击方式进行了研究,仿真获得了不同追击方式下潜艇的目标强度对鱼雷攻击目标潜艇的影响,对研究鱼雷攻击潜艇的战术应用具有重要的意义。

运动状态下Benchmark潜艇回波特性仿真研究

论文运用板块元方法对Benchmark潜艇目标回波特性进行了建模仿真,分析了运动状态下潜艇回波特性及不同距离条件下潜艇亮点结构分布特点。结果表明运动状态下潜艇回波特性不但与观察方位角有关,而且与潜艇和观察者之间的相对运动状态、观察者有效观察视角、两者之间的距离等因素密切相关,同时由于潜艇的外形结构影响,不同部位的亮点图像存在较大差异。

扭曲舵潜艇的水动力性能及艉流场特性研究

为了研究新型扭曲舵对潜艇水动力性能及艉流场特性的影响,本文采用SST k-ω湍流模型结合全域结构网格分别对带扭曲舵和常规舵的SUBOFF潜艇模型进行模拟计算,对比并分析常规舵潜艇和扭曲舵潜艇在自航状态下的推进性能、螺旋桨叶片压力分布和艉流场速度分布。结果表明:相对于常规舵潜艇,扭曲舵潜艇达到自航状态时螺旋桨所需的转速降低,桨叶吸力面压力最小值提高,艉流场中的周向速度显著降低,螺旋桨的推进效率提高了约7.67%,且扭曲舵并不会对潜艇阻力产生太大影响,为提高潜艇推进性能提供了新的途径。

双壳体潜艇流水孔对流激噪声的影响分析

为了研究流水孔对双壳体潜艇流激噪声产生的影响,基于CFD数值仿真方法,采用SST-SAS模型计算SUBOFF标模的非定常流场,对比SUBOFF标模试验验证了流场计算方法的准确性,在此基础上,计算了开设相同面积的正方形孔、圆形孔以及菱形孔等3种开孔方案的锥-柱-球双壳体模型的非定常流场,在LMS Virtual Lab中基于声振耦合方法计算壳体表面向外辐射的流激噪声。选取总辐射声功率最小的正方形孔作为研究对象,分析开孔对流场脉动压力及流速特性的影响,研究不同开孔位置及分布对潜艇近、远场流激噪声的影响。研究结果表明,开孔会增加潜艇整体流激噪声声压级;在5 m/s的航速下,艇体表面开设均匀流水孔导致潜艇的远场与近场流激噪声声压级有不同程度的增加,开孔侧最大增量约有20 dB。

有界流场中潜艇水压场特性的预报方法和重要特征

潜艇水压场特性是信息化海战场的重要信息源。基于势流理论研究潜艇水压场特性的工程简化预报方法,构建基于兰金体线型的解析模型和基于回转体线型的数值模型,预估多种线型的潜艇水压场特性,并在验证性研究基础上,揭示潜艇线型、潜深等因素对潜艇水压场负压峰值、负压持续时间等重要特征的影响规律。研究结果表明:随着潜深增大,潜艇水压场负压区形状由单峰值的V形逐渐变为U形,甚至双峰值的W形,线型、潜深等因素对重要特征的影响逐渐增强;同一潜深下,随着航速增大,负压持续时间均呈现先突增、后缓降规律,且无论艇体胖瘦,其水压场重要特征在1倍艇长的横距外均已衰减,即该横距外水雷已难以捕捉其目标特性。

一种半监督学习潜艇规避防御智能决策方法

潜艇水下作战行动中,受到水下弱可观测环境影响,获取的目标信息呈现稀疏特性。机动规避是潜艇水下防御的重要战术方法,现有机动规避参数仿真与优化方法在建模时不可避免引入观测误差,缺乏对态势演变的应对手段,且由于军事专家的稀缺性,获取军事专家标签的战术对抗样本代价十分昂贵。针对上述困难提出一种基于自编码与主动Q学习策略结合的半监督学习智能决策方法。通过引入对比预测编码自编码器,最大化时序输入与上下文间互信息熵,提高对稀疏时序输入的表征能力。将表征输入与主动强化学习任务相结合,降低智能体的标签需求率,提高规避决策时对环境反馈的能力。基于3 a采集的指挥员战法研练复盘数据构建上帝视角、红方视角数据集。实验结果表明:所提算法与不采用稀疏时序自编码器的算法消融实验,在完全信息、红方视角条件下决策精度分别达到98%、78%,而标签需求率仅为4%、44%;相比于经典的时序分类算法决策精度提高了14%、9%,与有监督算法相比在标签需求率降低为原来的24%~44%条件下,决策精度误差与有监督算法仅差1%,说明所提算法在保证决策精度的同时可大幅降低标签需求量,从而为少量样本条件下的军事智能决策提供一种通用的技术框架。

带消声功能的潜艇换热器声学性能仿真

针对潜艇消声问题,提出一种带消声功能的换热器,开展环状橡胶气囊结构消声性能研究。建立仿真模型和进行传递损失计算,证明有囊式消声器的消声效果。利用控制变量法定量改变设计参数,分别研究气腔长度、穿孔直径和穿孔率对气囊消声效果的影响规律,为潜艇换热器的流动噪声控制提供有力支撑。

潜艇强机动变深规避鱼雷攻击仿真研究

潜艇利用强机动变深规避鱼雷末端攻击弹道是其规避鱼雷攻击的方法之一,也是潜艇防御鱼雷的最后措施。研究这种规避方法的可行性和有效性,可以为潜艇指挥员科学合理地操纵潜艇规避鱼雷攻击提供参考,对提高潜艇生命力和战斗力具有十分重要的理论研究意义和军事应用价值。通过对强机动规避方案基本原理及不同机动方式的效果进行理论剖析,并对潜艇和鱼雷相对运动态势进行建模仿真计算,验证了潜艇强机动变深规避鱼雷攻击的效果。仿真计算表明,在一定距离范围内,高速机动的潜艇利用高压气吹除主压载水舱的水,同时采用上浮大舵角使潜艇大尾倾高速上浮至水面来规避鱼雷末端攻击弹道,随后迅速下潜到浅水层完成规避鱼雷攻击,这种战术机动规避措施在理论上是可行的,但是该方案采用时机亦应当充分考虑分析。

基于STAR-CCM+的全附体潜艇水压场特性及附体影响性研究

潜艇航行引起的流场压强变化称为潜艇水压场,其特性常被应用于水雷,以实现目标探测,攻守兼备。考虑指挥台围壳、尾翼影响,以全附体艇体为研究对象,在验证性研究的基础上,基于粘流理论研究了潜艇水压场特性,揭示了附体对艇体表面、周围流场、水底流场的压强分布影响规律。结果表明:附体对艇体表面的压强分布影响显著,但影响范围局限于附体小区域,而对水底处的水压场影响仅在潜艇近底航行时才略显著,可见非近底航行工况下可忽略附体影响,实现潜艇水压场的快速预报;在研究近水面航行工况时,水面兴波对海底潜艇水压场的分布存在影响,具体影响潜艇水压场的峰值大小和位置等。

潜艇作战嵌入式训练系统研究

嵌入式训练是将仿真系统嵌入到实际装备中,人员操作真实装备进行训练。首先介绍了嵌入式训练的概念和应用情况,然后提出了潜艇作战嵌入式训练系统的三种结构:独立式、集成式和混合式,分析了潜艇作战嵌入式训练系统的工作原理和主要功能。重点研究了嵌入式技术、建模仿真、时空一致、虚拟作战环境生成、计算机生成兵力、评估反馈和航行模拟关键技术,最后提出了潜艇作战嵌入式训练系统的发展趋势。通过加装嵌入式训练系统,可以有效提高潜艇实装的训练效益。

回收液氧冷量冻结清除二氧化碳实现AIP潜艇节能增效

[目的]AIP潜艇携带巨量液氧,在液氧消耗过程中冷量往往未被充分利用,而潜艇密闭空间二氧化碳清除方式存在缺点。针对长期困扰AIP潜艇的两大痛点,提出将AIP潜艇液氧冷量回收利用与潜艇二氧化碳清除两者有机结合的一体化的解决方案。[方法]将液氧作为冷源处理舱室空气,依据空气各组分相变点温度不同的特性,在常压下将空气中二氧化碳冻结(凝华)分离出来。[结果]通过数据量化分析,论证了在潜艇自持力范围内液氧储存的能量基本上能满足冻结艇员呼吸代谢产生的二氧化碳对冷量的需求,并提出了三级工作流程与实施方案。[结论]所提出的技术方案可回收利用占比5%的低温冷量,是一种符合综合集成、节能降噪和总体资源充分融合思想的解决方案,可用于以AIP系统作动力的潜艇、潜器和深海空间站等密闭空间的空气净化和二氧化碳清除。

利用点电流源和Tikhonov正则化的潜艇稳恒电场反演方法

为了评估潜艇水下腐蚀相关稳恒电场分布特性,从潜艇水下腐蚀相关稳恒电场产生机理出发,基于等效点电流源建立潜艇水下腐蚀相关稳恒电场正演模型,并利用Tikhonov正则化根据已知电场数据求解等效点电流源电流强度,对潜艇周围海水空间的腐蚀相关稳恒电场进行推算。将某型潜艇的COMSOL软件仿真结果作为模拟试验数据,对所提方法有效性进行验证。结果表明:由水深38 m电场值向水深42.5 m和水深33.5 m进行反演时,相对均方根误差、最大值相对误差、峰峰值相对误差均不超过0.06;由较近平面向较远平面进行反演时,即使推算深度达到45 m,相对均方根误差仍然在0.21以内;噪声标准差为实际电场最大值的0.1倍时,反演误差仍然小于0.1。该算法抗噪声能力强,精度较高,能较好地用于工程实践。

潜艇液压系统油液污染及净化技术研究

在分析潜艇液压系统油液污染危害、原因与控制技术现状的基础上,针对潜艇特殊的工作环境特点,系统梳理潜艇液压油净化系统的设计需求,提出“旁路循环、便携分体、加压过滤和智能预警”的系统设计方法,推动潜艇液压油监测和净化技术创新发展,为潜艇液压系统安全稳定运行提供可靠保障。

水中康复训练对潜艇艇员远航疲劳损伤的疗效研究

目的观察水中康复训练对潜艇艇员远航疲劳损伤的治疗效果。方法2021年10月选择某潜艇训练基地120名艇员作为研究对象,其中患有腰背部疲劳性损伤和肩颈部疲劳性损伤的艇员各60名,将患有腰背部疲劳性损伤和肩颈部疲劳性损伤的艇员分别通过随机数字表法分为试验组(采取水中康复训练)和对照组(采取常规康复训练),比较试验组和对照组各个评价指标及变化率。结果肩颈部疲劳性损伤艇员中,试验组前屈活动度、后伸活动度、侧屈活动度和旋转活动度均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.01)。腰背部疲劳性损伤艇员中,与训练前比较,试验组和对照组腰部前屈、后伸、侧屈的关节活动度增大,试验组腰部前屈和后伸的活动度较对照组增加,差异有统计学意义(P<0.05)。结论水中康复综合了水疗和水中健身运动的优点,能够放松艇员肌肉,加快疲劳损伤的恢复速度,适用于潜艇艇员远航疲劳损伤的预防和康复,具有较好的实践意义和实用价值。

“美英澳安全联盟”的核潜艇计划研究

美英澳三国成立具有准军事同盟性质的“美英澳安全联盟”,向非核武国家澳大利亚转让核潜艇技术,有围堵中国海军力量、确保前沿军事存在、赢得全方位竞争优势、打造遏华联合战线等多重战略意图。该核潜艇计划可能提升中美陷入“新冷战”的风险,给大西洋联盟带来新裂痕,以及激发美国盟国内部和有关国家对核潜艇的追逐,带来军备竞赛和核扩散的风险。核潜艇计划作为“美英澳安全联盟”的第一支柱,已在政治、能力提升、防扩散等层面取得若干进展,但仍在侵蚀国家主权完整性、国家安全悖论、常规潜艇向核潜艇过渡、庞大成本负担、环保团体反核压力、核潜艇转让监管障碍及核潜艇乏燃料处置难题等方面面临挑战。

中美军事新闻报道的趋近化对比——以美国核潜艇南海碰撞事故报道为例

以中美主流媒体对2021年美国核潜艇“康涅狄格”号在南海发生碰撞事故的相关报道为语料,基于趋近化理论,从空间、时间和价值趋近化三个维度,对比分析不同立场媒体就同一事件报道所采用的话语策略。中美主流媒体从各自国家利益和意识形态出发,将不同的趋近化策略运用于同一军事事件的新闻构建,营造符合自身利益所需的舆论环境,并由此影响甚至操纵受众的认知、立场和情感意向。

巡航状态下泵喷推进潜艇流场与声场特性研究

为研究巡航状态下泵喷推进潜艇流场和声场的分布规律,本文基于分离涡模拟湍流模型进行全流域非定常数值计算,运用声学有限元方法预测流动诱导噪声。试验研究在循环水槽试验台进行,采用水听器和推力采集系统测试噪声和推力信息。结果表明:外流场对喷流流场的影响随航速的增加而减弱,泵喷内部存在流道堵塞现象;叶轮噪声为最主要的流体动力噪声源,其频谱特性与压力脉动的频谱特性相似;过流壁面噪声声压级在子午面呈偶极子分布,而喷流噪声在弧矢面分布有一定的均匀性,在子午面上沿喷流方向存在极大值。研究揭示了巡航状态下泵喷内部的复杂流动过程和各类流动诱导噪声分布规律,为高效低噪的泵喷推进器设计和性能优化提供了一定的理论基础和技术支持。

基于重叠网格的潜艇自航模操纵运动数值模拟研究

针对潜艇机动状态非定常运动数值模拟方法提升的实际需求,本文采用基于重叠网格的方法对潜艇六自由度耦合运动及各操纵面的独立运动直接数值建模,并利用滑移网格技术直接模拟艇后螺旋桨的转动,进行潜艇水下自航模的数值模拟方法研究。通过开展潜艇自航模水下直航、水下回转、水平面Z形操舵、紧急倒车等典型工况的数值模拟,重点解决潜艇操纵状态下艇/桨/舵水动力耦合建模、自动舵的PD(proportional-derivative)数值控制实现等问题,建立基于重叠网格的潜艇自航模数值模拟技术途径。同时对潜艇操纵状态下艇体周围流动现象以及运动学与动力学参数时历变化过程进行分析,通过将典型运动参数数值模拟结果与水池物理模型试验结果进行对比,验证其工程预报实用性。研究结果可为潜艇操纵性和适航性预报与评估以及潜艇自航模模型试验技术完善提供技术支撑。

潜艇舱室空气复合污染影响研究

潜艇舱室是一个典型的密闭环境,由于艇内人员多、建造材料、仪器设备、非金属材料复杂繁多,导致舱室内部的空气污染物成分非常复杂,空气污染成为影响艇员身心健康的主要因素。潜艇舱室常有的污染气体,会同时影响人体,其复合作用的规律不同于单一气体作用于人体时产生的特征和规律,有必要对空气复合污染物影响人体健康指标的主要因素和影响规律进行分析。本文选取SO_(2)、氟利昂(氟利昂-12)、NO_(2)、甲醛等4种气体作为危害气体研究对象,采用主因素研究法,对舱室主要污染物复合危害效应进行分析研究。研究表明,不同浓度的气体组合对船员健康产生了明显差异的影响,它们浓度水平的高低决定了舱室环境的最差、最佳状态。因此需对上述气体应严格控制,这对保证艇员的健康,增强潜艇战斗力具有重要意义。