一种基于冲激脉冲回波检测的主动目标定位技术

水下等离子体声源为一种强度高、宽带可控的脉冲声源,其声源级高于传统换能器,常被用作干扰远程目标的软杀伤性武器。当其产生的冲击波无法对目标实施有效的毁伤和干扰等软杀伤打击时,本文研究利用脉冲回波检测来对目标进行主动定位,以提升其运用效能。研究水下等离子体声源脉冲声波的有关特性,并对海底混响和海洋环境噪声与主动定位的关系进行相关仿真研究。建立以脉冲声波为主动声信号的目标主动定位处理模型,以舷侧11元阵和舷侧三子阵为接收水听器阵列,研究基于等离子体声源的主动目标定位技术,仿真验证了方法的有效性。

波浪影响下水下风筝式AUV建模与力学响应分析

针对强天气条件下相关参数难以获取,提出一种由水面智能拖体、水下高机动AUV和高强度拖缆组成的“水下风筝”式三体AUV,有望实现台风现场海气界面与上层水体同步探测。为探究高海况下“水下风筝”式AUV技术可行性,对其在波浪影响的力学响应特性进行分析,建立基于微振幅波理论和经典多体刚柔结构动力学建模方法的“水下风筝”式AUV动力学模型,采用数值模拟方法获得了不同拖曳速度、不同海况等级下AUV端受力和深度值,结果表明从力学角度当前技术条件可满足“水下风筝”式AUV高海况下同步观测需求。

潜艇围壳填角几何外形的水动力特性研究

围壳填角几何外形对潜艇水动力特性有重要影响。基于SUBOFF全附体潜艇模型,采用RNG k-ε湍流模型对含有3种不同类型围壳填角的SUBOFF潜艇绕流场进行数值计算,研究围壳填角几何外形对围壳附近马蹄涡的产生、强度以及潜艇尾部伴流场的影响。结果表明,平滑过度的围壳填角有效抑制了马蹄涡的产生,降低了潜艇尾部伴流流向速度分量的不均匀度;含凸型围壳填角的潜艇模型达到的效果最优,其在尾部伴流场处流向速度分量不均匀度的最高下降幅度为24.5%。

深海全通透耐压结构有限元分析

在深海资源开发和发展深海技术的背景下,我国完成了载人潜水器的谱系化建设。近年随着对水下观测需求的增加,全通透载人潜水器引起广泛关注。本文基于有机玻璃试件压缩试验的结果,在LS-DYNA软件中建立有限元模型,通过试件模拟失效模式与试验结果对比,对典型的全透明深海耐压载人潜水器的失效分析进行敏感性研究。在准静态外压下进行极限强度分析之前,进行一阶线性屈曲模态分析以模拟初始几何缺陷。对有机玻璃载人潜水器的耐压壳失效形式和极限载荷进行分析,采用有限元分析方法,研究特定厚度半径比的有机玻璃载人潜水器的临界载荷,为其制造提供技术指导。

不同喷水推进器进水流道综合性能分析

为掌握喷水推进器进水流道综合特性,以同一喷水推进泵所对应的3型进水流道为对象,分别分析不同进水流道在结构、水力性能和声传播特性上的差异,并针对不同进水流道截面变化对声传播特性的影响进行分析。从流道的圆弧段出口到倾斜段的进口,2型流道截面面积均呈现先减小后增大趋势,1型流道的截面面积基本不变。从水力性能角度讲,3型流道性能没有显著差别;从声传播特性上讲,变截面流道在整个分析频段内要优于等截面流道。最后文中仅以流道圆弧段和倾斜段为分析对象,分析不同参数变化对声传播特性的影响,计算结果表明流道倾角对声传播特性影响较大。

基于模糊神经网络的舰船雷达图像弱小目标检测

舰船雷达图像信息的维度较高,导致弱小目标的关键特征难以被精准提取,降低了弱小目标检测的可靠性,因此提出一种基于模糊神经网络的舰船雷达图像弱小目标检测方法。该方法对舰船雷达图像进行背景校正,利用图像灰度值加性模型从图像中提取弱小目标。最后将提取的弱小目标输入到模糊神经网络中,输出的结果即为舰船雷达图像弱小目标检测结果。通过实验证明,在不同高斯噪声环境中,该方法能够准确地检测出雷达图像中的弱小目标,并具有较快的检测速度。

基于视觉传达的舰船航行图像中多目标检测方法

针对海洋环境的复杂性以及舰船目标的多样性,研究基于视觉传达的舰船航行图像中多目标检测方法,及时发现潜在的安全隐患。将舰船航行图像从RGB颜色空间转换到CIE Lab模式空间,应用改进HFT(超复数傅里叶变换)模型有效提取舰船多目标显著区域。利用加权处理和Otsu算法划分多层显著区域,并基于先验信息确定舰船多目标候选区域。采用模糊C均值聚类算法对候选区域进行分割,实现舰船多目标的精准检测。实验结果表明,该方法可在云雾覆盖、海洋杂波、船舶尾迹等多种复杂环境下准确检测舰船多目标,具有较高的鲁棒性和实用性。

航母舰载无人机全自动着舰技术特点分析

全自动着舰技术是无人机上舰必须解决的“使能”技术。2013年,美军已完成X-47B无人机验证机在航母上的全自动着舰试验验证,为其发展MQ-25A“黄貂鱼”航母舰载无人机装备奠定了良好的技术基础。在梳理飞机着陆与着舰差异的基础上,给出航母舰载无人机全自动着舰的通用流程;从地位作用、工作范围、系统构架、系统要求、实现手段以及关键技术支撑等角度,对比有人机重点分析了航母舰载无人机全自动着舰的特点,为后续关键技术研究和武器装备建设发展提供参考。

基于自适应非奇异终端滑模自抗扰的ROV控制

ROV浮游工作时由于存在系统模型不确定性和环境干扰导致跟踪效果不佳的问题,因此,提出一种参数变化的非奇异终端滑模自抗扰控制方法;首先,建立ROV的动力学模型;其次,利用非奇异终端滑模控制器代替了传统线性自抗扰的线性控制器,提高了系统的控制性能和抗干扰能力,考虑到引入参数过多问题利用梯度下降的RBF神经网络调整趋近率系数,通过李雅普诺夫定理证明了该系统的稳定性;最后,通过轨迹跟踪仿真实验与线性自抗扰对比,提高了系统响应过程的快速性和平稳性。

超高速径向双端面机械密封温度场分析

为提高鱼雷涡轮机超高速径向双端面机械密封工作可靠性,建立机械密封热-流耦合仿真模型,分析机械密封运行时的端面温度特征,研究动环流水槽和动环转速对密封端面温度的影响。结果表明,内层密封端面温度沿半径增长方向先增大再减小,最高为150℃;外层密封端面温度沿半径增长方向逐渐升高,最高温度为210℃,高于冷却水汽化温度195℃,外层密封泄漏风险较高。机械密封动环流水槽可有效增强其冷却效果,密封端面温度随流水槽深度增加而降低,当流水槽深度为3 mm时,外层密封端面最高温度为188℃,低于冷却水汽化温度。内、外层密封端面温度均随动环转速上升而增加,当转速从10000 r/min增长到50000 r/min,内层密封端面最高温度从60℃增长至125℃,外层密封端面最高温度从70℃增长至185℃。

广域网环境中舰船通信网络信息安全传输方法

为满足舰船在广域网环境的安全通信需求,提出广域网环境中舰船通信网络信息安全传输方法。基于云计算技术构建具备信息调度的舰船通信网络信息安全传输模型,并针对舰船通信广域网环境存在的来自不同方向的通信干扰源、信号衰减和噪声干扰,结合噪声消除算法进行舰船通信网络信息传输抗干扰设计,降低外界干扰影响;针对舰船通信广域网环境中实时信息在传输过程中面临的攻击、窃听、截取等多种安全威胁,采用双混沌互反馈加密方法完成舰船通信网络传输信息加密,保障信息在广域网环境下安全传输。实验结果表明,该方法可显著提升舰船通信速率,在不同干扰类型下均表现出良好的抗干扰性能;加密后信息可成功掩盖原始数据分布特征,保障传输信息安全性。

高温独立货罐温降性能快速预报方法

高温独立货罐温降性能是沥青运输船等船型开发设计的重要关注点。基于适当假设、热平衡微分方程、壁面传热特性和迭代法建立快速预报方法,对一型沥青运输船进行计算,应用CFD方法进行验证和对比。结果表明:快速预报方法具有工程适用性和一定保守性,温度梯度是造成2种方法计算结果差异的主要原因,实际温降数值应介于二者之间。快速预报方法可为高温独立货罐温降性能评估提供高效可靠的工具。

刚柔异相水润滑轴承复合材料优化设计研究

针对传统水润滑轴承内衬材料结构单一导致的力学性能受限问题,研究一种刚柔异相复合仿生材料。该材料的基体为柔性材料,中间镶嵌刚性纤维,将其作为水润滑轴承内衬材料,以获得更好的力学性能。由于复合仿生材料具有结构对称性,因此采用有限元分析软件Abaqus对整个结构中一个体积单元进行仿真计算。对比分析无纤维和有纤维的体积单元的承载性能,以及同一个纤维结构下,不同纤维螺旋角度和纤维半径对材料承载性能的影响,得到最佳的刚柔两相比例。研究结果表明,柔性基体对于纤维结构具有支撑保护作用,纤维螺旋角度大小和纤维半径需要根据材料的性能要求进行选择。为了体积单元的力学性能表现最好,需要选择最优体积单元刚柔两相比例。同一载荷条件下,纤维螺旋角度30°、纤维半径0.6 mm的体积单元力学性能最优。研究结果表明,刚柔异相的纤维结构复合材料相较于传统的水润滑轴承材料具有更优秀的力学性能。

基于深度学习算法的船用高频电路工作状态检测研究

为了提升船用高频开关电源的运行可靠性,提出基于深度学习算法的船用高频电路工作状态检测方法。采集船用高频电路工作状态信号,作为深度受限波尔兹曼机的输入,深度受限波尔兹曼机利用2层受限玻尔兹曼机,通过2次非线性映射,提取船用高频电路工作状态特征。设置所提取的高频电路工作状态特征,作为支持向量数据描述方法的输入,将输入样本映射至高维内积空间,判定样本是否存在于高维内积空间的最优超球体内,检测船用高频电路工作状态为正常或异常状态。实验结果表明,该方法可以精准检测船用高频电路工作状态,满足船舶高频开关电源的运行可靠性需求。

大型集装箱船绑扎桥下加强结构强度分析及拓扑优化设计

近年来,集装箱船向大型化趋势发展,甲板堆箱不断增加,对绑扎桥的设计要求随之不断提高,绑扎桥下加强结构也需要承受更大的载荷。本文以某大型集装箱船为研究对象,对绑扎桥及舱口围结构进行有限元强度计算,分析整体的应力分布特点。采用基于改进遗传算法的双向渐进结构优化法(G-BESO),对绑扎桥下加强结构进行拓扑优化设计,在保证结构安全性的前提下,有效减轻绑扎桥下加强的结构重量,提高经济性。

低周疲劳下加筋板裂纹扩展行为有限元分析

为了研究低周疲劳载荷下船体加筋板裂纹扩展行为,利用节点释放法研究不同工况下的加筋板低周疲劳裂纹扩展行为,探索加筋条高度、间距对裂纹扩展过程中的应力应变场、累积塑性应变、裂纹闭合效应的影响规律。结果显示,加筋条高度的增加可以增强残余压应力场,导致闭合效应增强,裂纹尖端的累积塑性应变也减小,从而降低裂纹扩展速率。而加筋条间距的增加使得裂纹附近的结构刚度降低,闭合效应减弱,裂纹扩展速率增加。

投稿提示

《舰船科学技术》以面向广大舰船科技工作者,反映舰船领域最新科技研究成果为宗旨,积极促进舰船领域的学术与科技交流,推动舰船科学技术的发展。本刊选题范围广泛,包括舰船理论研究、舰船高新技术、舰船总体研究、动力设备、武器装备、电子与光学设备、导航设备、自动化设备、机电设备、通信技术、计算机技术、舰船材料、舰船防护、海洋军事、海洋工程、军民两用技术等。

一种面向船舶的多源卫星产品集成框架研究

近年来,随着海洋目标监视卫星种类的逐步扩展和完善,补全了天、空、海、岸的立体化侦察网络,极大加强了对海上态势的动态感知能力,在一定程度上满足了我国舰船应对海上安全威胁、制衡强敌的需求。然而,新型卫星侦察体系与现有海洋目标侦察体系尚未形成高效的融合,存在信息处理链路冗长、人工干预多、智能处理能力不足等缺点,没有充分发挥天基侦察系统“站得高、看得远”的特点,迫切需要推动天基信息全面、高效地融入现有体系。本文通过深入分析面向船舶的卫星应用体系特点,设计一套多源卫星产品集成框架。该框架基于数字孪生理念,为开展诸如多源卫星信息融合、用户需求提报和全链路传输时效等关键技术研究提供虚实结合的等效支撑环境。

水下航行器低速无刷直流电机调速控制

以提升水下航行器低速无刷直流电机调速控制技术水平为目的,提出水下航行器低速无刷直流电机调速控制方法。通过水下航行器低速无刷直流电机数学模型,利用该数学模型输出低速无刷直流电机数学模型调速控制参数,然后设计模糊PID控制参数,利用麻雀搜索算法整定该模糊PID控制参数,通过调节输入值和实际反馈值的偏差,实现水下航行器低速无刷直流电机调速控制。实验结果表明,该方法计算水下航行器低速无刷直流电机电磁功率数值与实际值差值较小,对模糊PID控制参数整定能力较强,并可有效控制水下航行器低速无刷直流电机调速,且响应迅速超调量小,应用效果较佳。

串行视觉通信下舰船失真图像颜色校正方法分析

以提升串行视觉通信下的舰船图像质量为目标,研究串行视觉通信下舰船失真图像颜色校正方法。采用多线程通信技术,通过写线程、读线程以及监测线程的多线程合作,完成舰船图像的串行视觉通信。依据自适应颜色阈值,划分待传输的舰船失真图像为多个层次,针对各层次的舰船图像设置不同尺度的细节函数,依据细节函数提取舰船失真图像的颜色特征信息。依据所提取的颜色特征,划分舰船失真图像的亮区域与暗区域。利用统计特征匹配方法以及直方图匹配方法,分别完成亮区域与暗区域的颜色校正,合成完成颜色校正的暗区域与亮区域,获取舰船失真图像颜色校正结果。实验结果表明,该方法有效校正串行视觉通信下的舰船失真图像颜色,舰船失真图像的色度、饱和度、亮度改善效果明显。