电磁准零刚度隔振器的设计及静力学特性试验研究

为解决船舶隔振领域低频隔振难题,在现有基于磁齿结构的电磁负刚度机构基础上,针对其电磁力解析表达式中忽略了铁芯磁阻和未考虑磁路饱和的问题,对其进行修正,得出考虑铁芯磁阻及磁路饱和的电磁力解析表达式。以负刚度机构电磁力最大和功耗最小为目标,对负刚度机构结构参数进行了多目标优化,将优化后的电磁负刚度机构与具有正刚度特性的金属弹簧并连,设计形成基于磁齿结构的电磁准零刚度隔振器。在此基础上,完成隔振器样件的加工制作及静力学特性试验,进一步验证了基于磁齿结构电磁负刚度机构理论及电磁力解析表达式修正结果的正确性。

装填参数对水下新型气幕式发射内弹道性能的影响

为降低水下全淹没发射过程中射弹的附加质量,提高射弹初速,基于水下气幕式发射原理,提出了一种气幕的新型形成方式,即通过在发射管内壁开设沟槽,引导射弹后的火药燃气在发射管内汇聚形成气幕;建立了气幕式发射流体动力学模型,对该气幕形成方式下的发射过程进行了数值模拟,分析了装填参数对发射内弹道性能的影响。结果表明,与全淹没式发射相比,气幕式发射可将最大膛压降低89.4%,射弹初速提高53.3%;推进用包覆火药的包覆层燃速指数从0.75增大到0.78时,气幕排水时间缩短,弹丸启动时管内燃气体积分数大幅降低,弹丸初速降低,但内弹道全过程大幅缩短,发射频率提高;包覆层厚度的微小变化对内弹道性能影响较小。

深海海底山引起的混响杂波联合预报方法

针对深海复杂海域的主动探测混响杂波干扰的联合工程预报问题,本文基于三维射线-简正波理论建立了深海海底山引起的混响杂波联合预报方法,将海底山当作一类具有强散射特征的体积散射源,提出了对海底山的体积散射函数在水平和垂直维度上进行网格划分的数值积分方法。研究了不同水平方位,不同地形条件下的海底混响和海底山杂波强度特征。实现了小起伏水平海底和海底山地形的深海海底混响和海底山杂波的统一预报。研究结果表明:海底山的体积散射源经过水平和垂直维度的划分后,可以和水平海底的小尺度散射过程形成有效耦合,而海底山杂波的时间尺度和包络强度分别受海底山的水平宽度和垂直高度影响。通过海上实验数据比对,验证了本文所提预报方法的准确性。

某型舰载电子产品小子样可靠性评估研究

可靠性评估是对产品可靠性水平进行评价,对产品可靠性要求进行验证的重要方法与手段。为解决装备研制过程中遇到的小子样可靠性评估问题,引入环境因子和信息融合的概念,提出一种确定环境因子的方法和步骤。首先,给出指数分布产品基于手册预计法的环境因子计算方法和步骤;然后,结合工程实例展示了产品环境因子具体的计算过程;最后,借助环境因子达到了不同环境条件下可靠性数据信息融合的目的,实现了产品的可靠性综合评估,解决了产品小子样可靠性评估的问题。实例结果表明,所提可靠性评估方法能有效融合不同环境下的可靠性数据信息,有效提高可靠性评估的准确度,方法合理可行,便于工程应用。

阻尼板锥角对圆筒型FDPSO运动的影响

以适用于南海海域作业的圆筒型浮式钻井生产储卸油系统(Floating Drilling Production Storage and Offloading System,FDPSO)为对象,研究不同阻尼板锥角下FDPSO垂荡和纵摇幅值变化规律。基于三维势流理论计算FDPSO所受波浪载荷,施加由不同方法计算得到的黏性阻尼,计算FDPSO的运动响应传递函数,采用谱分析方法预报垂荡、纵摇运动,计算不同锥角下二阶波浪载荷引起的纵摇运动响应。计算结果表明:圆筒型FDPSO垂荡运动相对较强,不过抗摇性能良好;阻尼板锥角的增大不利于FDPSO垂荡和纵摇运动响应的控制,二阶波浪载荷对圆筒型FDPSO纵摇运动响应具有较大的影响,应给予关注。

粗糙海底散射对浅海混响有规干涉结构的影响

在浅海波导中,海底混响是构成混响的主要因素。由于波导效应,浅海海底混响在时间-频率域会出现稳定的有规干涉结构,但是该结构受海底散射影响严重,为准确提取有规干涉结构带来困难。文章通过条件生成对抗网络、仿真建模和实验验证,分析了不同海底声学参数与混响有规干涉结构的关系,讨论了粗糙海底散射对浅海混响有规干涉结构的影响。结果表明,海底底质参数如海底声速对混响波导不变量取值影响较大,海底界面参数会破坏混响有规干涉结构的观测及混响强度。在利用条件生成对抗网络恢复混响干涉条纹时发现,短时傅里叶变换时频参数的选取会影响混响干涉条纹的恢复效果。初步研究表明,信号确定的时频参数与相关粗糙海底参数相匹配时,干涉条纹的恢复效果较好。

基于模糊神经网络的机械轴承故障诊断方法研究

针对机械轴承智能化故障诊断的需求,提出了一种融合模糊逻辑和神经网络的故障诊断方法。利用EMD-AR谱提取机械故障振动信号特征,将提取的特征向量作为训练样本库和检验样本库,运用模糊神经网络实现故障诊断。最后设计机械轴承故障诊断专家系统,并通过轴承故障诊断实例,验证了智能诊断技术在机械故障诊断领域可以较好地满足诊断需求。

基于DoDAF和SysML的潜艇与UUV协同作战概念描述方法

随着UUV等水下无人装备及技术的不断发展,水下无人装备在作战领域逐渐深入,探索潜艇与UUV协同的作战概念对于牵引水下装备发展具有重要意义。基于DoDAF(Department of Defense Architecture Framework)框架和SysML语言(Unified Modeling Language),建立潜艇与UUV协同作战概念描述方法,对潜艇与UUV协同反舰的作战概念进行了顶层、规范化的描述,可为潜艇与UUV协同作战概念研究提供参考。

某信息系统二次规划同态加密梯度下降算法研究

同态加密方法能够实现在不泄露内容情况下分析或操作加密数据的功能,但该方法计算开销大,一直以来难以在控制领域的实践中实现。为解决这一问题,首先计算分析梯度下降算法在同态加密方法中解决二次规划的适用性,降低了同态加密电路乘法深度对梯度下降算法迭代的限制,并量化了原型示例,为后续的研究打下基础。其次,对梯度下降及加速梯度下降方法的选择进行了权衡和评估,为同态加密技术的工程应用开辟了道路。所采用的CKKS方案,通过选择合适的步长使程序实现收敛,直接展示了同态加密梯度下降算法的可行性。

基于PPO的异构UUV集群任务分配算法

无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle,UUV)集群的任务分配问题是UUV集群形成水下功能的重要问题之一,但是,受限于通信以及探测能力,UUV在水下只能获取有限的信息,不能得到很好的应用。提出一种基于深度强化学习的任务分配算法,针对水下信息缺失、奖励稀少的问题,在近端策略优化算法的基础上加入Curiosity模块,给智能体一种减小环境中不确定性的期望,鼓励UUV探索环境中不可预测的部分,实现UUV集群的最优任务分配。最后的仿真实验表明,相较于传统智能算法,该方法收敛更快,可靠性更强。

通电线圈方式的潜艇磁场模拟研究

通电线圈聚磁法因潜艇磁场模拟逼真度高、磁场分布特征和强度可调节、机动性好、环境依赖性低及安全性高等明显优势,受到越来越多的关注。为更好指导通电线圈方式潜艇磁场模拟器设计,深入研究其分布特性十分必要。文中给出潜艇空间磁场和任意通电导线空间磁场计算方法,提出分体式三轴正交线圈潜艇磁场模拟工程方案,对比研究该方案磁场与潜艇空间磁场分布特征。研究结果表明三轴正交线圈方式能较好地模拟潜艇空间磁场分布特征,但不能完全反映分布尺度,为潜艇磁场模拟提供了技术参考。

国外舰艇装备数字孪生技术应用研究

数字孪生技术自诞生以来,广泛应用于工程建设领域。美国率先将数字孪生技术应用于航天飞行器维修保障领域,并在此基础上持续探索其技术潜力,尝试融入海军武器装备建设数字化转型之中。系统梳理了工业领域数字孪生技术的概念内涵和发展历程,结合近年来国外舰艇装备领域数字孪生技术的应用现状与发展构想,分析了数字孪生技术在舰艇装备设计建造、维修、升级改造等方面的应用前景,并探讨了其在应用中面临的挑战等。

基于时域反射法的电力电缆网络故障诊断方法研究

针对维护大规模老化电力电缆网络这一关键挑战,通过详细描述电力电缆中的信号传输物理模型,提取反射信号和透射信号中的故障特征,研究基于时域反射法的电力电缆网络故障诊断方法,实现电缆网络故障的快速辨识与定位;以最小单元Y型电缆网络为研究对象并建立其物理模型,利用分布式检测时测点之间的反射信号及透射信号所反映出的信号传播路径和阻抗不匹配信息,开展多源信息融合的电缆网络故障诊断方法研究;在Matlab/Simulink软件环境中搭建Y型电缆网络的故障仿真模型,通过设计不同主干、分支线路故障的仿真实验,验证了方法的有效性和适用范围,测量得到的故障距离相对误差限定在1%内。

一种便携式导弹电液伺服机构动态测试系统设计

针对现有导弹测试设备存在的装备体积大、结构复杂、维修困难、测试时间长等突出问题,提出一种基于PCI总线和虚拟仪器技术的便携式测试系统设计方案;在分析电液伺服机构工作原理基础上,推导建立其数学模型;根据伺服机构动态测试需求,完成测试系统硬件设计和选型,按照“模块化、标准化、小型化”的原则,采用工控机控制PCI-1742U多功能数据采集卡实现测试过程中的信号激励和采集;基于Visual Studio软件开发平台,编制动态测试软件,实现测试过程中激励信号参数设置、数据采集、信号处理以及数据管理等功能;最后通过基于正弦相关分析法和基于chirp信号的测试方法的仿真测试实验分析了采样频率对测试结果的影响。

人在环装备的可靠性建模与预计方法研究

为解决“人在环”装备可靠性工程实践难题,论文突破现有可靠性建模和预计方法的缺陷和局限性,提出在系统可靠性建模和预计过程中考虑人员特性对系统性能的影响,引入人因可靠性的概念,改进传统可靠性建模和预计技术方法,形成适用于人在环装备系统的新型可靠性建模与预计方法,并给出了具体的实施步骤。针对常见的典型可靠性模型,运用普通概率法,给出人在环装备系统的可靠性数学模型,其中采用统计方法和一种人的可靠性分析模型获取人因可靠性数据。实际算例分析表明,针对人在环装备系统论文提出的技术方法具有普适性和易操作性,相应的基本可靠性和任务可靠性建模与预计结果更真实有效。

基于累积探测概率的声呐效能评估方法优选

针对水下作战声呐动态探测效能评估需求,结合实际声呐探测过程,在瞬时探测概率计算方法的基础上,分别对基于离散多帧、连续多帧以及N-M模型的累积探测概率计算方法进行仿真试验,分析对比了基于累积探测概率的三种声呐效能评估方法的优势及有效性。结果表明,基于N-M模型累积探测概率的计算方法更加贴近声呐实际作战过程,表征的声呐效能更为准确。

基于ANSYS的一种悬臂结构抗冲击优化设计

抗冲击性是舰船设备的重要指标之一。该文对一款设备的悬臂结构进行抗冲击优化设计,首先通过UG建立了装置的三维模型,利用正负三角波将冲击输入谱转化为加速度时间历程曲线;然后采用时域分析的方法对悬臂结构的抗冲击性能进行了有限元分析,根据得到的结果对悬臂结构上的薄弱部位进行了优化设计;再通过对优化后的模型的仿真分析,最终证明了优化的可行性,为后续的悬臂结构抗冲击设计提供了参考建议。

改进傅里叶方法在梁结构振动特性分析中的应用

对一般边界条件下Euler-Bernoulli梁的振动特性展开研究。首先基于改进傅里叶法建立了梁结构的位移函数表达式,其中位移函数被表示为傅里叶余弦级数展开式与辅助多项式函数的叠加,其后基于最小势能原理建立拉格朗日方程,并通过Rayleigh-Ritz法进行求解,得到其固有模态及强迫振动响应。通过讨论旋转方向和横向弹簧刚度取值对计算结果收敛性的影响,验证了本方法的数值稳定性,得到用于模拟经典边界条件的弹簧刚度值。将计算结果与有限元法对比,验证了本方法的有效性。在此基础上对一般边界条件下梁结构受迫振动的响应特性进行研究,给出弹簧刚度值等参数对梁结构振动特性的影响规律。

复杂边界条件圆柱壳自由振动特性分析

提出一种半解析法来分析圆柱壳结构自由振动特性。将圆柱壳壳结构在轴向方向分解为若干壳段,用沿轴向的Jacobi多项式和沿周向的Fourie r级数来表示各个壳段的位移函数,并采用罚参数法对圆柱壳结构的边界条件和壳段间的连续性条件进行模拟;最后,基于Rayleigh-Ritz法求得圆柱壳结构的自由振动频率。研究表明,该方法具有较好的收敛性,与公开发表文献一致性较高,研究成果可为复杂边界条件下圆柱壳结构自由振动特性分析提供数据积累和方法依据。

主动变径管道机器人结构设计及其ADAMS仿真研究

针对目前管道机器人适应管径能力单一等问题,提出了一种能主动适应管径变化的管道机器人,采用SolidWorks软件建立其虚拟样机模型,分析了其变径能力及过弯能力,然后将模型导入ADAMS中,根据实际条件添加约束,对其进行管道爬行运动学及动力学仿真分析。结果表明:机器人能适应管径110~130 mm范围变化的管道,最小转弯半径为175 mm。在水平管道行走时变径模块受到的压力小于13 N,在竖直管道行走时变径模块受到的压力小于2.6 N。该研究结果为后续制作物理样机及实验研究提供了参考。