舰船概念设计发展趋势

随着舰船系统的日益复杂,更新舰船设计理论及方法就成了迫切需要解决的问题。本文在对国外舰船概念设计理论及方法的研究现状进行分析的基础上,对我国舰船概念设计进行总结,得出数学船型、多学科间耦合作用分解以及多学科优化将会是未来我国发展舰船概念设计综合集成系统需要解决的关键技术难题。

船舶结构优化设计技术研究进展

从经典优化设计方法、启发式优化设计方法、基于代理模型的优化设计方法3个方面综述船舶结构优化设计中优化技术的发展,指出启发式算法较经典优化方法更适合船舶结构的优化设计。船舶结构求解由基于规范的方法逐渐向基于有限元的求解方法发展,用代理模型替代耗时的结构有限元分析使得大型舱段甚至整船结构的优化设计成为可能。如何将代理模型,特别是动态代理模型合理、高效地应用于船舶结构优化设计将是船舶结构优化研究的重点。

爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱剩余特性研究

为了抵御水下武器对舰船结构的毁伤,大型水面舰船在舷侧要设置多层防护结构。针对破片对防护水舱的毁伤情况以及破片穿透水舱的剩余特性问题,应用ABAQUS软件,采用耦合欧拉—拉格朗日方法,数值模拟了不同形状、不同质量、不同长细比的爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱,特别是背水钢板的演变过程。通过对数值试验结果的分析得到了爆炸破片穿透舷侧防护水舱剩余特性的规律。研究表明,球状破片的剩余速度要比柱状破片的剩余速度大得多,并且破片细长比也是影响破片剩余速度的重要因素。

船舶电气设备高效冷却方案设计

针对船舶电气设备体积大、功耗高、散热差、噪音高等问题,将气液交换器、液冷板、热管等应用到船舶电气设备高效冷却系统中。对该系统的工作流程进行分析,建立电气设备本体、高效冷却系统和监控与保护装置之间的关系,提出船舶电气设备高效冷却方案。在联调试验和船舶电气设备上对该高效冷却方案进行实际应用,结果表明:该系统可提高船舶电气设备的功率密度、稳定性、冷却效率及噪音水平。

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。

管路低噪声排水装置设计及试验研究

管路噪声是舰艇低频噪声的重要来源之一,严重影响舰艇的声隐身性能。针对舰艇中典型的离心泵组,设计蓄能器和亥姆赫兹消声器相结合的低噪声排水装置。通过AMESim软件建立仿真模型,并搭建实验平台进行验证。仿真和实验结果均表明,低噪声排水装置可以有效衰减离心泵出口管道中的压力脉动,从而降低流体噪声和管路振动。

舰船声纳系统一体化探讨

论文首先从舰船总体角度阐述了舰船声纳系统一体化的含义,然后分析了国外舰船声纳系统发展现状和发展趋势,并从平台布阵、系统体系结构、基阵形式、数据融合、维护保障等方面探讨了一些实现舰船声纳系统一体化的关键技术。最后提出了舰船声纳系统一体化的几点建议。

舰船舱内空爆数值仿真方法研究

利用Ansys/LS-DYNA动力分析软件模拟大型水面舰船在舱室内部爆炸情况下船体结构的加速度响应情况。炸药及空气采用欧拉网格,船体结构采用拉格朗日网格,计算采用多物质ALE算法。数值模拟中对爆炸环境进行简化,以附连水质量代替水线面下方水介质对船体结构的影响。将不同尺寸网格计算出的冲击波载荷曲线与经典经验公式对比,得到数值仿真的合理网格尺寸。采用简化模型讨论2种边界约束条件对各层平台加速度峰值响应的影响,得到较为合适的约束条件。计算得到沿船长方向船体结构加速度分布并与实验结果相比较,数值仿真计算得到的加速度峰值与实验数据较为吻合,表明仿真中对于空爆载荷及约束条件等冲击环境的模拟合理。

潜艇分舱分区域总体电磁兼容性设计

总体电磁兼容性设计是潜艇总体设计的关键环节之一,其设计质量直接决定了潜艇总体设计的优劣。以往潜艇的总体电磁兼容性设计主要依据经验和标准,一方面容易导致潜艇平台总体电磁兼容性的欠设计或者过设计;另一方面无法针对性的指导潜艇平台指定区域新系统、设备的研制。相对于其他舰船平台而言,潜艇平台的电磁环境具有独特的区域化分布特点。针对潜艇平台这一特性,提出了潜艇分舱分区域总体电磁兼容性设计体系和流程,以及分舱分区域设计和控制程序,可为今后潜艇开展总体电磁兼容性设计提供参考。

基于DDAM的舰船中间轴承抗冲击性能数值仿真

针对中间轴承抗冲击性能，建立某型舰用中间轴承抗冲击数值仿真模型，基于现代冲击基础理论，采用频域法对其进行抗冲击性能仿真，计算得到不同冲击载荷作用下中间轴承各部件的应力分布，为其抗冲击设计与评估提供参考依据。研究结果表明，该型舰用中间轴承符合GJBl060．1—199l抗冲击要求。

鱼雷直流电机斩波调速系统设计

本文分析了斩波调速系统的工作原理。给出了系统硬件设计和DSP编程的主流程序及中断服务程序。实验结果表明电机运行稳定、可靠、噪音低,系统调速响应快,冲击小,动静态性能好,达到了鱼雷直流推进电机无极变速设计的要求。

往复泵振动和噪声机理分析及减振降噪措施

介绍了往复泵的特点,并通过对其工作原理、运动、流量和受力等的分析,找出了往复泵产生振动和噪声的主要振源,进而有针对性的提出了往复泵的减振降噪措施,对潜艇舱底泵的改进具有借鉴意义。

基于AMESim的超高压气动吹除阀仿真与实验研究

介绍一种带压差控制的超高压气动吹除阀及其工作原理。运用AMESim气动元件设计库建立吹除阀仿真模型,对其动态特性进行系统的分析研究,并进一步探究主阀阀芯节流孔孔径、控制阀弹簧预压缩量、气源压力、舷外海水压力等参数对吹除阀吹除性能的影响。最后,对吹除阀的性能进行实验研究。研究结果表明:吹除阀的工作性能平稳,响应灵敏,压差控制精度高;气源压力、舷外海水压力对吹除阀压差控制性能没有影响,但提高气源压力或降低舷外海水压力能够有效提高吹除效率;通过改变节流孔孔径与控制阀弹簧预压缩量,可以调节吹除阀压差控制范围。

基于状态变迁图的舰载机出动能力分析

为了研究"尼米兹"级航空母舰的舰载机出动能力目标与航空保障能力需求之间的复杂关系,首先根据舰载机的航空保障作业流程抽象出6个状态,并采用状态变迁图描述其任务剖面;其次,由舰载机出动指标推演出航空兵力的任务剖面,根据任务剖面绘制相应的状态变迁图;最后,基于状态变迁图分析甲板作业、调运作业等航空保障能力需求。实例表明,状态变迁图是一种系统分析的有效工具。

水下近场爆炸双层防护结构抗爆能力的数值模拟分析

同步考虑水下近场爆炸冲击波载荷与气泡射流载荷的作用,综合分析双层防护结构型式及尺度对其抗爆能力的影响,可为双层防护结构的抗爆设计提供直接技术支持。采用基于欧拉法的气泡动力学程序模拟气泡的近壁脉动过程,基于能量等效原则,将射流水柱对结构的冲击简化为等效的射流载荷,通过编制MSC.Dytran软件子程序,在冲击波数值模拟阶段后自动添加等效射流载荷,实现更接近实际情况的双层防护结构遭受水下近场爆炸过程的数值模拟。以内壳单位板厚变形能表征双层防护结构的抗爆能力强弱,通过改变结构型式与尺寸参数,对不同支撑结构板厚、内壳板厚和内外壳间距下结构的抗爆能力进行批量计算,以结构总重和抗爆能力为双重目标,借鉴多目标优化思想,得到双层结构抗爆能力的最优解集。计算结果表明:当内外壳厚度及其间距一定时,存在最佳支撑结构板厚;在同等结构重量情况下,Y型双层结构能提供更强的抗爆能力。

PIV技术在某驳船模型强迫横摇水动力测试中的应用

[目的]为研究船舶横摇过程中粘流场细节以提高横摇阻尼数值模拟精度,[方法]开展了粒子图像测速(PIV)技术在静水强迫横摇水动力测试中的应用研究。首先,采用自制的强迫横摇装置在水池中开展某驳船在不同摇幅和振荡周期下船舶横摇水动力与舭部流场的同步测试。观测舭部粘流场在船体振荡过程中的变化规律,研究横摇阻尼系数随摇幅和周期的变化规律。然后,将模型试验测试结果与计算流体动力学(CFD)软件模拟结果进行对比。[结果]结果表明,CFD预报船舶横摇整体阻尼系数精度较好,但预报的局部流场细节与模型试验测试结果间存在一定的差异,[结论]需在模型试验技术和CFD预报技术上开展进一步研究。

船舶典型节点弯曲载荷作用下极限强度试验研究

[目的]船舶结构中的各构件是由节点连接在一起的,连接节点的力学性能对整船的极限强度影响很大。为了解节点的受力特性,[方法]通过对不同节点型式的试件进行弯曲载荷下的极限强度试验,分别得到其载荷位移曲线、节点应力分布以及破坏形式,并分析各试件的极限强度与平均刚度特性。[结果]结果表明:三角形肘板加强节点试件的极限强度大于圆弧形过渡加强节点试件,但其平均刚度比较大的圆弧试件小;在同等载荷条件下,三角形肘板加强节点处的峰值应力大于圆弧形过渡的加强节点试件;不同大小、相同节点形式试件的破坏形式相同,而大小相同、节点形式不同试件的破坏形式则差别很大;大小两组试件间的极限强度与平均刚度的变化规律一样,但变化的程度不一样。[结论]所做的分析及试验结果可以指导优化船舶的节点设计。

开关电源传导干扰建模与仿真分析

通过对某开关电源的主电路进行建模仿真,对该电路的传导干扰分四种情况进行分析。研究了共模、差模传导干扰的传播形式,并采用仿真分析验证了输入滤波器能有效降低电路的传导干扰。

水下无人作战系统装备现状及发展趋势

海军水下无人作战系统因其造价低廉、隐蔽性强、避免人员伤亡等诸多优点而得到大力发展,美国等国已制定各类水下无人作战系统发展规划并开发出便携型、轻型、重型和巨型等多种水下无人作战系统,并向着提高智能化、模块化和标准化程度、拓展多平台搭载使用能力等方向发展。为了应对威胁,我国也应从顶层规划水下无人作战体系发展路线,开发多样化的水下无人作战系统。

BTP-氟化物复合气体灭火性能的试验

为了探讨一溴三氟丙烯（BTP）与氟化物所形成的复合灭火介质（CFA）的实际灭火性能,基于气体灭火剂灭火性能测试方法,试验测试CFA对木材、电缆及常用液体燃料的灭火浓度,以及对航空煤油RP3、RP5、庚烷、乙醇的惰化浓度,结果表明：CFA的灭火浓度与1301相比较低,大部分可燃物的灭火浓度在2%~3%之间;对乙醇、庚烷、RP3燃油、RP5燃油这四种可燃物的惰化浓度约为5%,优于1301,CFA显示出了较高的灭火性能,是取代1301灭火剂的优良替代品。