潜艇动力系统能量使用及建模方法研究

为发挥好动力系统为战术服务的目的,根据潜艇动力系统的特性,对潜艇能量使用情况进行分析,按照能量使用的过程和工况特性对潜艇动力系统建模方法进行研究,指出了不同建模方法的优劣性,为建立准确的数学模型提供依据。

基于mRMR-SOM的异步电机轴承故障诊断研究

针对异步电机轴承故障诊断问题,提出了一种融合最大相关最小冗余特征选择算法(mRMR)和自组织映射神经网络(SOM)的故障诊断方法,并将其应用于轴承故障诊断的不同阶段。首先,在实验室环境下搭建了异步电机故障诊断试验平台,在不同电机状态下分别采集振动、电流和电压信号,利用统计学方法获取了高维混合特征集;然后,以互信息为背景,利用mRMR根据特征与状态标签间的相关性和特征间的冗余性,筛选了具备强区分能力的特征,以避免计算冗余和后验诊断性能下降;最后,采用SOM对异步电机健康和轴承故障状态进行了分类识别,验证了SOM对异步电机轴承故障诊断的有效性,以及mRMR对故障诊断结果的影响。研究结果表明:基于mRMR-SOM的异步电机轴承故障诊断方法能够准确地区分健康和故障状态,测试集分类准确率达到89%;使用mRMR特征筛选能够将154维特征降低至17维,缩短23.5%的网络收敛时间,并将分类准确率由89%提升至98%;试验结果验证了基于mRMR-SOM的异步电机轴承故障诊断方法对于异步电机轴承故障诊断问题的有效性,且证实其具备良好的诊断效果。

泵喷推进器水动力噪声的数值预报

泵喷推进器由于其高航速时优异的噪声性能,在核潜艇上已得到广泛应用,对其水动力噪声数值计算方法进行研究具有重要意义。文中首先在利用CFD方法得到固体壁面脉动压力分布的基础上,基于边界元方法完成了静止固体壁面流噪声的计算,结合点源模型并借鉴扇声源理论完成了任意边界条件下旋转声源噪声的计算,并且噪声计算结果与试验值、文献值吻合较好;然后以某泵喷为对象分别计算了泵喷静止部件和旋转部件的水动力噪声,最后对二者声场进行叠加即得到泵喷总噪声。结果表明静止部件噪声宽带总声级在径向最高,旋转部件噪声则在轴向最高;在导叶通过频率及其谐频处,由于叶轮与导管内壁面相互作用区域脉动剧烈,使得导管成为径向测点处噪声的主要贡献者,导叶对总声场的贡献量很小。

星型空压机曲柄连杆机构动力学特性分析

[目的]相对于其他类型的空压机,往复式空压机能够获取更高压力的压缩空气,因而曲柄连杆机构的受力较大。[方法]对比分析3种结构形式的星型往复式空压机惯性力和力矩的特点,得出该型空压机对惯性力有良好的自平衡能力,能在一定程度上减小惯性力矩。建立曲柄连杆机构虚拟样机,将推导的活塞受力构造SPLINE曲线加载到活塞质心,分别将曲轴和连杆柔性化,并将基于IMPACT函数的接触碰撞力模型嵌入到ADAMS虚拟样机中。[结果]动力学仿真结果表明:该型空压机能够自平衡二阶惯性力,曲轴相对于连杆更趋近于柔性体,间隙运动副的存在会抑制某些频率点的振动,但会大大拓宽激振频带。[结论]该分析结果可为空压机的设计提供参考。

电磁液压主被动复合隔振器动力学特性及算法研究

针对舰船机械设备存在的低频线谱振动,设计了一种电磁作动器与液压悬置结构有效并联的电磁液压主被动复合隔振器。该复合隔振器利用电磁作动器输出力抑制低频线谱振动,液压悬置结构隔离宽频振动且实现了对电磁力的有效放大,具有占用空间小、承载能力大、输出力大等优点。对主被动复合隔振器电磁和液压悬置部分进行了建模分析,提出了考虑通道耦合振动的分布式多通道修正解耦算法,保证了滤波器权系数正确收敛。开展了多线谱激励的多通道主被动隔振控制实验,结果表明该主被动复合隔振器对3根线谱取得平均35.12,39.51和38.35 dB的衰减,控制效果显著。

潜艇机电设备维修课程一体化教学改革浅析

面对海军转型发展的迫切需要,为有效提升潜艇艇员的机电设备维修能力,以潜艇机电设备维修课程为教学改革对象,通过分析机电专业维修课程的特点和传统教学模式中存在的不足,分析了潜艇机电设备维修课程一体化教学改革的思路,从教学设计、教学内容、教学评价等方面提出了一体化教学实施的建议,为潜艇机电设备维修课程一体化教学改革提供一定参考。

潜艇电场的空间分布特性测量方法研究

针对电场测量设备不能移动、测量数据不完整的问题,分析了现有电场测量方法的不足,提出并设计了潜艇电场的三维空间分布特性测量方案。理论分析结果表明提出的潜艇电场空间分布特性测量方法是可行的,能够有效地测量三维空间潜艇辐射电场的物理特性,为潜艇电场的抑制和防护提供有益的思路和有效的手段。

舰艇管路检测技术研究现状与展望

开展舰艇管路泄漏、腐蚀等故障的检测对舰艇航行安全至关重要。国内外有关舰艇管路检测技术的研究,公开资料较少,尤其是舰艇航行中对管路系统进行检测更鲜有报道。本文对国内外有关舰艇管路检测技术的研究现状进行了总结,围绕现有技术中存在的问题探索解决方法,并结合相关前沿技术对舰艇管路检测技术的发展进行了分析和展望,为舰艇管路检测研究提供参考。

船舶压力管路瞬变流特性研究

船舶液压系统、纵倾平衡系统等压力管路输送液体结束后,阀门突然关闭,管道内常伴随瞬变流现象并产生强烈的瞬态噪声,这种现象对船舶稳定安全航行、船员舒适生活都较为不利。船舶压力管路内的瞬变流现象以纵倾平衡系统调水过程中的水锤最为突出,因此,基于纵倾平衡系统运行原理,搭建船舶纵倾平衡系统试验台,并进行水锤现象的影响规律试验。试验结果表明:该试验台可有效模拟船舶纵倾平衡系统调水过程的水锤现象,并得到调水压力、阀门驱动压力、管道约束方式、FFT分析等方面对水锤现象的影响规律。

分散式自适应主动隔振控制算法研究

针对主动隔振中次级通道耦合会影响传统FXLMS算法稳定性问题,提出一种分散式解耦优化控制算法。主要是更新控制滤波器系数时忽略作动器与非临近传感器间的耦合,将多通道控制系统简化为多个并联的单通道控制系统,能降低算法运算量。但在一定程度上也会降低系统的收敛速度,为此,在辨识矩阵的估计模型中引入了作动器与非临近传感器之间的反馈补偿因子。仿真和试验结果表明,该算法可有效降低运算量,提高收敛速度和控制精度,双频线谱激励控制效果显著,振动衰减分别可达24.5 dB和12.4 dB。

基于力反馈的虚拟拆卸系统关键技术研究

在虚拟拆装系统的研制过程中,一般要求设计的系统具有尽可能好的"沉浸感",除了给用户良好的视觉感受外,应尽可能多的增加其它感官感受,例如触觉等。因此,对于力/触觉反馈的研究就变得尤为重要。该文在对PHANTOM Omni力反馈装置工作原理分析的基础上,运用VC++与OSG相结合,实现了虚拟物体的拾取和交互式移动,针对典型机械装备,开发了基于力反馈的交互式虚拟拆卸系统。使维修人员对机械产品和维修场景产生最直接的感受与真实的操作体验,提高维修人员的维修质量和效率,降低训练成本。

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。

压电陶瓷片迟滞补偿建模及悬臂梁主动控制研究

为增强压电悬臂梁振动控制效果,提出一种基于最小二乘法的逆迟滞补偿控制算法。在不同电压下对压电陶瓷片位移进行实测,应用最小二乘法对其迟滞环进行多项式拟合建模,并利用压电片逆迟滞补偿模型对控制电压进行补偿。通过悬臂梁振动主动控制试验系统研究PID控制器在有、无逆迟滞补偿时的控制效果。结果表明:经过PID逆迟滞补偿后的主动控制效果比传统PID提高10.083%。因此,该逆迟滞补偿方法能够有效增强压电陶瓷片的主动控制效果,对于压电悬臂梁振动主动控制具有重要参考价值。

柔性神经网络滑模主动控制技术

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。

基于IGBT芯片疲劳机理的关断时间可靠性模型

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)芯片疲劳机理,提出采用关断时间对IGBT健康状态进行监控的可靠性评估方法。采用理论分析与解析描述相结合的方法,建立了IGBT关断电流下降时间模型,进而通过研究IGBT关断时间特征量疲劳机理,建立了IGBT关断时间可靠性评估模型。仿真和实验验证了该模型的正确性与准确性。通过该模型可对IGBT的健康状况进行准确评估。

面向“金课”建设的机械制造工艺学改革

针对工科类专业课程知识点枯燥、零散、系统性不强等问题,整合在线课程资源、虚拟仿真资源、线下资源,设计了“在线资源+VR/AR仿真资源+线下资源”相结合的教学改革方案,围绕课程目标的拟定、课程资源的开发、课程内容的选择等提出了机械制造工艺学的“金课”建设方案,设计了面向学习的深度逐层递进的虚拟仿真系统,并展示了部分案例。

联合波束形成和球面谐波逼近法的复合声全息技术研究

水下航行器的噪声水平将直接影响到其安全,为了有效抑制水下航行器的声学亮点,首先需要找到其声学亮点并了解其辐射噪声的水平。由于水下航行器在航行过程中其姿态不能精确控制,不能在其近场布置传声器,不满足近场声全息的应用条件,为此提出一种联合波束形成和球面谐波逼近法的复合声全息技术,首先利用传声器阵列获取声场的声压信息,采用波束形成法定位声源,然后利用球面谐波逼近法重构声场从而可实现声学亮点定位。采用两个脉动球模型进行仿真计算,并和理论声场进行比较。结果表明,此复合声全息技术能较为准确的对辐射体进行声场重构,由于采用波束形成法进行前处理,使得声场重构中需要的传声器数量减少,可提高实际工程应用效率。

基于次级通道在线辨识变步长主动隔振控制算法研究

针对主动隔振中次级通道存在的时变特性和传统在线辨识方法导致的主动隔振效果较差问题,提出了一种基于次级通道在线辨识的变步长主动隔振控制算法。通过附加高斯白噪声对次级通道实时建模,同时引入功率因子在设定范围内对主动控制迭代步长和白噪声功率进行调整,并搭建了单通道主动隔振实验平台,仿真和实验研究结果表明:所提算法降低了计算量,有效解除了主动控制和通道建模的耦合;可对具有时变特性的次级通道进行快速准确建模,提高了收敛速度和控制精度,对双频激励取得了显著的控制效果。

大型蓄电池修复装置的信号调理技术

为提高大型铅酸落后蓄电池修复装置的控制性能和修复效果,分析蓄电池修复装置的布局特点,研究修复装置信号调理系统,设计信号调理系统的各组成模块,应用信号调理工控机及数据采集卡模块,集成先进、有效的大型蓄电池修复装置信号调理系统,为蓄电池修复装置提高电池容量及发挥修复效果奠定了基础。

船舶舱室层间火灾差异性仿真研究

为了探讨舱室分层、舱室通风开口参数对潜艇多层结构舱室火灾的影响,参照真实发生的火灾案例,结合案例中潜艇多层舱室的实际结构特点,采用Pyrosim建立多层舱室结构燃烧模型,调用FDS仿真研究各层火灾在自然通风和封舱状态下的差异性,发现各层火灾燃烧中均存在"顶棚射流火焰"与"间歇性复燃"现象,但出现时间点不同,且不同层火灾烟气浓度和温度在空间分布上存在明显差异,得出潜艇应采取"分层区别化灭火"的结论。