鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型及有限元法应用研究

文章建立了稳态条件下鱼雷热动力系统工作温度整体计算模型,通过算例验证了模型的正确性.用计算模型和有限元法相结合,应用I-DEAS有限元分析软件对重型鱼雷内层气缸套和活塞进行了温度场有限元计算,得到了可信的温度分布结果.

鱼雷热动力系统性能评价指标体系初探

为了更好的对鱼雷热动力系统进行综合评价,且能够对同一系统的不同方案进行比较,在借鉴国内相关行业指标体系构建的基础上,提出了用于评价鱼雷热动力系统的指标体系,采用关联矩阵法,并考虑各指标的权重系数,获得了各方案有关指标的评价值,探索了系统多目标量化评价方法。构建的指标体系和评价方法可用于鱼雷不同能源动力系统的对比、同一能源动力系统的改进,还可反映能源动力系统的发展方向,为新型能源动力系统选型决策提供技术支撑。

低噪声鱼雷热动力装置设计技术研究

分析了鱼雷热动力装置振动噪声源, 提出了鱼雷热动力装置减振设计准则和振动激励噪声的抑制途径, 通过设计中振动试验研究, 可以以较低的费用设计和改进鱼雷动力装置。

压力调节供应方式的鱼雷热动力系统启动过程匹配性研究

鱼雷热动力系统通常采用固体药柱先在燃烧室内点火再适时使燃料进入并点燃的方式实现启动,启动过程各参数变化剧烈且工作过程极为复杂,试验及统计表明,使用燃料压力调节供应方式的热动力系统在启动阶段更容易发生如热爆和无法点火等各类故障,问题主要出在系统启动过程的匹配方面。文中针对使用燃料压力调节供应方式的热动力系统,建立了包括充填集液腔和喷嘴阀杆运动等启动过程动态仿真模型;对启动过程的3个典型阶段进行了启动特性仿真,对模型与功率试验相关结果进行了比较,给出了3个典型阶段的特性,讨论了主要参数对各过程的影响;在对系统启动特性仿真和系统样机功率试验结果分析的基础上,从使用闭式喷嘴及可靠开启、喷嘴特性选择、燃料进入燃烧室时刻的参数匹配、燃料进入燃烧室后的相关匹配4个方面分析了系统的匹配性,给出了系统设置、主要参数(如燃料进入时间、燃料进入时刻的内压、燃料进入量、燃料进入后泵增压速率和药柱选择等)合理匹配以及可调控环节等方面的建议。

鱼雷流量和压力调节系统影响换速过程特性的仿真比较分析

根据流量调节系统和压力调节系统的工作原理和系统各环节的工作特性,通过适度合理的简化,应用Matlab中的Simulink工具箱建立了热动力鱼雷的动态仿真模型。采用4阶龙格库塔法就换速时间、航深和时滞等参数变化对系统换速特性的影响进行了仿真计算和比较,得出了相应的参数变化曲线,对于换速过程而言,压力调节系统相对于流量调节系统具有更好的深度特性、响应特性和动态稳定性。根据本文的研究方法和结论还可以探索影响系统换速特性的因素和解决措施以及系统的匹配性问题和稳定性问题的解决途径。

对置式摆盘发动机空间机构振动力与振动力矩平衡研究

发动机振动力与振动力矩是鱼雷壳体振动的外激励因素,其幅值与频率的变化规律直接关系到鱼雷壳体的振动。本文从空间机构学角度出发,在对置式摆盘发动机结构与力学特性分析的基础上,推导出对置式摆盘机左、右各部分主轴、摆盘、连杆及活塞的惯性力与惯性力矩,然后分别研究其振动力与振动力矩的变化规律,并与单边布置的摆盘发动机进行比较,提出进一步的平衡措施与方法。该方法对发动机的结构与减振降噪设计具有一定的借鉴意义,同时可为研制新型鱼雷热动力装置奠定一定的基础。

三速制鱼雷热动力推进系统半实物仿真试验系统设计

在动力推进系统数学模型的基础上,设计了应用于三速制鱼雷热动力推进系统的半实物仿真试验系统,该系统将转速控制器、伺服控制器和燃料泵等实物与计算机、信号测试设备构成有机整体,形成半实物仿真系统,同时设计了试验系统软件。试验表明,该系统能够对燃料泵及其控制系统的动态和静态特性进行全面的考核试验。文中给出了一次仿真试验的结果。

Li/SF_6气液浸没燃烧反应的相平衡计算

闭式循环鱼雷热动力系统采用Li/SF6作为其能源,Li/SF6的相平衡计算是对该系统研究的基础。本文通过编制的通用计算程序,采用最小自由能法对复杂非理想、多相流、电解液或非电解液混合物的相平衡进行了计算,通过建立Li/SF6气液浸没燃烧反应相平衡计算的非线性约束优化方程,计算了Li/SF6燃烧反应的平衡产物、温度和密度等,并且给出了Li的初始温度对结果的影响。

鱼雷热动力推进系统仿真技术展望

传统的设计-试验-修改设计-试验的热动力研究模式已经成为制约热动力鱼雷发展的瓶颈,因此迫切需要开展动力系统仿真技术研究。本文介绍了适用于动力系统的典型仿真软件,分析了近几年来鱼雷动力仿真研究的现状,提出了针对鱼雷动力推进系统的计算机仿真、半实物仿真、虚拟样机等基本仿真研究方法,展望了动力仿真技术的未来发展方向,为新型鱼雷热动力的研发探索新途径。

水下热动力系统半实物仿真研究

水下热动力半实物仿真试验台可提供仅次于鱼雷热动力系统热车功率试验置信度的试验手段。以实时仿真计算机、背压模拟装置、负载模拟装置、调速与驱动装置构成半实物仿真试验系统的核心,以比例和比例积分控制算法进行背压和负载压力的闭环控制,通过低通数字滤波改善数字仿真模型的稳定性,对数字仿真模型进行动态特性修正以实现半实物系统与实际系统特性的良好吻合,系统背压动态模拟精度达到了0.5%,转速和负载动态模拟精度达到了1.5%,整个半实物仿真系统获得了较高的模拟准确度。

鱼雷热动力技术的发展综述

概括地介绍目前世界上各国的先进鱼雷热动力系统以及发展前景,根据鱼雷总体对热动力系统的要求,从推进剂、发动机以及减振降噪三个方面总结了鱼雷热动力系统的研究特点。

基于转速控制的鱼雷热动力半实物仿真试验系统实现

介绍了针对实施转速控制策略的鱼雷热动力推进系统半实物仿真试验系统设计与实现,包括系统原理、硬件实现、软件实现及其试验验证。试验表明,该系统能够对变量燃料泵及其控制系统的动、静态特性进行全面的考核。

柱塞式燃料泵及燃料供应系统启动特性研究

为了进一步提高鱼雷热动力系统启动的可靠性,在分析柱塞式燃料泵结构特性的基础上,从物理学角度得出了系统启动的理论必要条件,通过对柱塞式燃料泵的试验数据和鱼雷实航数据的比较分析,提出了使柱塞式燃料泵及燃料供应系统具有良好启动特性的设计准则,即燃料泵相关设计参数必须满足P1max/P0′<1/K(V1/V0+1)。研究得出,柱塞式燃料泵在启动阶段,燃料为气体状态时,其进出口压力的比值达到某一极限值时燃料泵就不能启动。

氢氧能源在鱼雷热动力系统中的应用

固态氢氧能源具有储能密度高、储存安全性好等优点,其水下应用将是鱼雷热动力系统最具潜力的发展方向之一。通过对常用制氢制氧方法进行分析,指出对鱼雷可控快速制氢可采用富铝合金与水反应的方式进行,鱼雷可控快速制氧可采用氯酸盐储存与制氧同轴两室进行的方式实现。结合固态氢氧能源的特点,指出对鱼雷氢氧闭式循环热动力系统实现推进剂、能源供应调节方法、发动机选型以及热力循环方式的优化配置比较理想。

鱼雷动力及推进系统简化建模与振动分析

为进一步降低热动力鱼雷噪声,文中提出了一种多激励源激励下的动力及推进系统有限元简化建模和振动响应分析方法。首先建立了包含各隔振环节的有限元模型,对轴系前后隔振环、动力装置整机隔振圈和联轴器进行建模简化,通过有限元静力仿真确定各个方向的静刚度;分别提取动力装置、推进轴系和推进器等激励源对模型的激励力,并将其施加到有限元模型中;最后基于模态叠加法求得壳体表面的结构振动响应。文中结论可指导鱼雷隔振设计,并为进一步的隔振参数优化提供参考。

热动力鱼雷能供系统启动过程仿真研究

以某型热动力鱼雷能供系统为研究对象，对鱼雷舷外海水通过雷体上的背压阀直接进入燃料舱增压挤代燃料的工作过程、能供系统管路充填过程及燃料供应过程进行了分析，建立了供油系统管路数学模型，并进行了数字仿真。仿真结果表明，对现有结构的某型鱼雷能供系统，燃料舱从常压增至当地海水压力需一定时间；在动力装置启动初始阶段，燃料泵前及燃料泵通油口处有可能产生气穴现象。

国外鱼雷热动力推进剂应用与发展趋势

简要介绍了国外鱼雷热动力推进剂的种类和能量密度,详细综述了柴油(煤油)/H_2O_2、OTTO-Ⅱ、HAP(高氯酸羟胺)/OTTO-Ⅱ/海水、水反应金属燃料等鱼雷热动力推进剂的性能及应用,并展望了鱼雷热动力推进剂未来发展趋势。