Reliability analysis of torpedo loading based on fractional-order optimization model

A fractional-order cumulative optimization GM(1,2)model based on grey theory is proposed to study the relationship between torpedo loading and working reliabilities.In this model,the average relative error function related to order and background value is established.Taking the average relative error function as the objective function,the optimal value of the two parameters is obtained through the optimization method,and the minimum value of the average relative error is determined.The calculation example shows that this method can greatly improve the accuracy of the model and more accurately reflect the relationship between torpedo loading and working reliabilities compared with the traditional GM(1,2)model.

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。

《水雷秘要》的翻译与晚清西方海军技术的引进

《水雷秘要》是晚清第一本以专书形式全面介绍水雷、鱼雷相关知识的兵学译著,其翻译活动发生于19世纪80年代前后洋务派力图“自主”引进相关西方海军技术和装备的时期。本文对《水雷秘要》的底本内容、译员安排和文本翻译等情况进行分析,梳理其与其他相关文献的承接关系,讨论推动和影响翻译活动的特殊社会因素,考察《水雷秘要》及相关其他译本的翻译与出版对晚清西学和海军相关技术装备引进活动的影响和意义。

不确定环境下潜艇综合防御鱼雷的作战决策分析与优化方法

针对潜艇综合防御决策时存在的目标类型不明、目标运动信息解算不明、对抗环境信息不明3类信息不确定问题,构建基于不确定信息的潜艇防御鱼雷组合优化框架,设计基于蒙特卡洛模拟的随机搜索优化模型,采用基于离散边界收缩的粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)方法计算局部最优决策。建立战术对抗仿真模型对潜艇防御鱼雷策略进行选择与优化,针对不同鱼雷报警位置和行动策略,以安全余量作为评价标准,综合考虑3类不明条件下使用潜艇转向+定深规避与潜艇转向+使用水声器材防御两种策略,并结合PSO方法与过程仿真分别给出两类策略的选择边界条件及不同作战态势下的决策建议。防御效能分析结果表明:目标解算不收敛是最主要的防御行动影响因素,基于PSO方法的潜艇转向角度决策精度为±10°/20°;在相同的条件下,组合优化框架的决策加速比相比于传统搜索方法达到92~156,相比于并行计算方法达到10~16,在满足决策实时性的基础上可以为潜艇防御鱼雷争取更大的防御决策时间。

一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法

针对自导鱼雷发射前预知鱼雷发现概率随发射态势变化趋势的需求,提出了一种自导鱼雷发现概率变化趋势预测方法。根据现时刻攻击态势构建鱼雷发射态势预测模型,生成后续鱼雷发射态势序列;基于正态分布原理进行目标散布处理,并分别提出面积比值法和长度比值法计算声自导和尾流自导鱼雷单个发射点发现概率计算方法;综合以上处理方法,计算自导鱼雷未来一段时间内连续发射态势点的发现概率,生成变化趋势。最后,采用典型的发射态势对自导鱼雷发现概率变化趋势预测结果进行了测试验证。

鱼雷射击原理探究式实验平台设计与实现

针对学生在鱼雷射击原理课程学习过程中感觉理论性强、理解难的问题,基于Matlab GUI设计了一个探究式实验平台。该平台通过参数设置、仿真推演和参数解算三大模块,引导学生完成从提前角基本认知到提前角优化求解,再到实战运用的鱼雷射击原理探究式学习过程。该平台的功能模块由浅入深,符合学生认知逻辑。

推进泵快速启动水力特性及流场演变研究

为了提高鱼雷的出管速度,本文基于雷诺时均N-S方程和SST k-ω湍流模型建立鱼雷发射推进泵快速启动瞬态计算模型,采用数值方法研究三种启动时间条件下推进泵的水力特性及流场演变。研究结果表明:随着时间推移,流量和推力持续增加,扬程、轴向力、轴向力矩和功率先增大后减小,效率先增加后保持稳定。扬程、轴向力、轴向力矩和功率在加速结束瞬间存在极大值,且极大值随着启动时间的增大而减小。启动初期,叶轮区域存在严重的来流冲击、流动分离和漩涡结构,随着时间推移,流场逐渐趋于稳定;启动时间对推进泵流场演变具有显著影响,启动时间越小,流场越快达到稳定状态。为保证推进泵在启动过程中无空泡产生、内部流场以较快时间运行至稳定状态,建议以0.2 s启动时间启动推进泵。

混铁车内衬优化后铁水温度变化分析

通过实测和数值模型计算,研究了混铁车内衬改造前后的铁水温度变化。研究结果表明:在不改变混铁车内衬厚度的情况下,优化混铁车内衬结构对铁水温度有明显影响。实测结果表明:在混铁车铁水量少、铁水初温低及运行时间长的情况下,改造后的混铁车实测铁水终温提高了17℃,铁壳表面温度降低了55℃。数值计算结果表明:在混铁车铁水量、铁水初温及运行时间与改造前混铁车实测相同的情况下,改造后混铁车铁水终温提高了24℃,铁壳表面温度降低了54℃。说明混铁车内衬改造方案保温效果显著。

基于改进YOLOv5s的鱼雷检测算法

针对目前深海鱼雷检测中存在检测精度低和检测速度慢的问题,提出了一种基于改进YOLOv5s的鱼雷检测算法。使用可分离视觉变换器(SepViT)模块来替换主干层网络最后一层中的C3模块,增强骨干网络与全局信息的联系以及鱼雷特征的提取,降低漏检率和误检率。在YOLOv5s网络模型的主干层网络中引入ECA注意力机制,提高复杂的深海环境下检测模型对于鱼雷深层次关键特征的提取能力,同时避免了降维,以有效的方式捕捉跨通道的交互信息,以此来提高鱼雷检测模型的检测精度。将网络模型颈部层中的路径聚合网络(PANet)替换为双向特征金字塔网络(BiFPN),采用跨尺度连接去除路径聚合网络(PANet)中对特征融合贡献较小的节点,实现多尺度特征的快速融合,提高鱼雷检测模型的检测效率。实验结果表明:改进的YOLOv5s鱼雷检测算法的均值平均精度(mAP)达到了97.0%,较原来的YOLOv5s算法提高了3.7%,检测速度达83 FPS,有效地提高了深海鱼雷检测的精度和速度。

基于水下无人作战平台的反潜攻防模式设想

反潜作战是海上战争的重要形态,是舰艇编队出海作战的安全保证,受制于潜艇隐蔽性和水下环境复杂的特点,反潜攻防一直是短板弱项,也是国内外军事研究的重点。水下无人平台具有零人员伤亡和高作战效能等优势,利用水下无人作战平台集群反潜是未来水下战争的趋势,论文根据水下无人作战平台数量优势和自主作战等特点,提出了基于UUV集群的防御鱼雷和攻击潜艇方案设计,并对其中涉及到的主要关键技术提供解决思路。

基于MBSE的鱼雷全电子安全系统安全性与任务可靠性分析

随着武器装备研究的深入推进,传统方法难以满足复杂系统安全性与可靠性分析的需求;为提升系统研发与评估效率,以形式化的系统建模语言分析鱼雷全电子安全系统的安全性、可靠性成为必然趋势;文章在传统安全性与可靠性分析的基础上,基于系统工程开展安全系统建模过程,以功能需求、系统架构、活动视图以及时序逻辑控制作为安全性与作用可靠性分析的构成元素,对系统功能模型进行故障传播建模;最后以安全建模语言构建事故树模型得出安全性与可靠性的影响因素,为引信系统的安全性与可靠性分析工作提供一定参考价值。

鱼雷锚拉拔过程的三维有限元模拟分析

随着海洋风电由浅海走向深海,固定式海洋平台逐渐被漂浮式海洋平台取代。鱼雷锚基础作为漂浮式锚泊系统的基础部件,克服了固定式锚泊系统在安装过程中依赖水深等特点,成为海洋风电走向深海的“主力军”。为研究鱼雷锚基础的拉拔特性,本文基于PLAXIS 3D有限元软件开展了鱼雷锚拉拔过程的数值模拟研究,分析了鱼雷锚贯入土体后的最终贯入深度、倾斜状态对拉拔位移和鱼雷锚变形的影响规律。研究结果表明,鱼雷锚的拉拔位移随贯入深度的增加而减小,并且对鱼雷锚进行倾斜可有效减小鱼雷锚的拉拔位移。该研究成果可为鱼雷锚的设计和安装提供有益的借鉴与参考。

鱼雷罐节能保温与安全周转的优化及应用

为了解决鱼雷罐运输过程中的节能保温和安全周转问题,对国内外鱼雷罐保温措施进行了调研分析,同时与首钢迁钢鱼雷罐实际运行的保温方案进行对比。结果表明:1)鱼雷罐采取罐壳外保温措施对其安全周转无影响;2)采用蜡石砖取代喷涂料可有效提高鱼雷罐运行安全性能;3)以蜡石砖为主的永久层方案保温效果优于喷涂料,鱼雷罐外壳温度能降低10~15℃。

基于MBSE的鱼雷武器装备数字化研制方法

随着未来战争对鱼雷武器装备的研制和运用提出“数字化、智能化、敏捷性”的新要求,为解决鱼雷在传统基于文本研制模式下所面临的总体与分系统、设计过程与生产过程存在割裂,致使发现错误不及时、早期验证不充分、信息传递不完整、模型数据不一致、验证范围不完整以及过程追溯不清晰等切实问题,为缩短鱼雷研制周期,提高研制效率和质量,文中结合先进系统工程方法,融合新技术,在对基于模型的系统工程(MBSE)国内外实践应用研究的基础上,提出基于MBSE的鱼雷武器装备数字化研制方法,将MBSE思想方法与鱼雷技术特点和研发流程融合集成,构建跨阶段、跨专业和跨层级的鱼雷全生命周期MBSE技术体系,提出鱼雷MBSE数字化应用框架及技术路线,提炼了基于MBSE的鱼雷数字化研制过程中需要解决的主要关键技术。该方法可为鱼雷武器装备的数字化研制实践以及全面数字化转型提供参考。

鱼雷罐内加废钢对耐材影响分析

对某钢厂25#鱼雷罐的耐材渣样进行分析,结果表明:25#鱼雷罐罐内残留渣成分与高炉渣成分相差较大,尤其MnO含量较高。通过扫描电镜分析可知,MnO、CaO等对铝碳化硅炭砖的骨料和基质熔损较大。25#鱼雷罐锥体出坑与此罐运转过程中,罐内局部渣铁成分发生巨大变化,其对铝碳化硅炭砖熔损较快,导致局部出坑。

考虑颗粒破碎的砂土中鱼雷锚贯入离散元分析

鱼雷锚作为一种新型深海锚固装置,在海洋油气开发等工程中应用广泛,但目前关于钙质砂海床中鱼雷锚贯入特性的研究较为匮乏。基于离散元方法,对钙质砂地基中的鱼雷锚贯入过程进行了数值分析,通过与已有室内试验结果的对比验证了数值模型的可靠性,数值模拟重点分析了鱼雷锚贯入过程中锚周土体颗粒破碎的演化规律及其对锚体贯入特性的宏细观影响。结果表明:在鱼雷锚贯入过程中,锚尖及锚端周围土体破碎严重,锚侧颗粒破碎相对较弱,颗粒破碎数量随着贯入深度的增加而增加;颗粒速度场分布基于锚体中心轴基本对称,随着贯入深度的增加,颗粒速度场分布范围扩大,颗粒运动速度峰值在贯入过程中先增加后下降;随着贯入深度增加,应力峰值先增加后逐渐减少,在翼板开始接触土体后,应力峰值达到最大值。研究结果可为岛礁工程动力锚贯入设计提供参考。

可靠性仿真在鱼雷产品上的应用

针对传统可靠性试验耗时长、成本高的问题,给出了可靠性仿真的基本内容和工作流程,针对鱼雷产品中的典型电子组件开展可靠性仿真建模、热应力和振动应力仿真分析、故障预计和可靠性评估,以得到产品设计薄弱环节、潜在故障信息和平均首发故障时间等。分析结果表明,可靠性仿真能够确保在鱼雷产品设计早期消除故障源,从而提高鱼雷产品的鲁棒性和故障预测能力。

基于水文环境的鱼雷自导作用距离预估方法研究

水声传播特性受海洋环境的水文条件影响严重,具有非常显著的时变和空变特性,直接制约着鱼雷自导性能。基于波束追踪(Bellhop)声场计算方法,综合考虑信道特性、装备自身特性和目标特性,建立鱼雷自导作用距离预估模型,提出鱼雷工作深度选择方法,可为鱼雷探测能力评估、作战规划、作战参数选择等提供技术手段。通过仿真和实航试验结果,分析水文环境对鱼雷自导作用距离的影响,验证了预估模型的准确性,研究成果可用于指导鱼雷作战使用,并为研究鱼雷自导环境适应性问题提供参考。

基于高斯过程回归的潜射声自导鱼雷发现概率研究

明确潜射声自导鱼雷的发现概率,对相关战术制定具有显著作用。传统解析算法和统计算法无法平衡概率评估的快速性和精确性,针对此问题,文中提出了一种基于高斯过程回归的发现概率评估模型,以及基于解析模型的训练数据集生成方法,并在特定态势下开展了发现概率评估的数值仿真。结果显示,文中所提方法具有很好的评估效果,可为相关战场决策提供理论支撑。

自导作用距离不确知下基于最大熵分布的有利提前角计算

针对鱼雷自导作用距离不确知情况下的有利提前角解算问题,首先分析自导作用距离对鱼雷射击的影响,指出当鱼雷的实际自导作用距离小于其装订值时,解算得到的有利提前角会偏小,并会导致鱼雷的发现概率明显降低。其次定义了鱼雷的加权平均发现概率,在此基础上提出了一种最大化加权平均发现概率的有利提前角解算方法。然后基于最大熵原理,给出了鱼雷实际自导作用距离的2种最大熵分布模型,得到了该分布模型下的有利提前角求解公式。最后通过仿真得到了鱼雷自导作用距离不确知情况下的有利提前角。