世界无人潜器发展动态

在未来海战中无人潜器将展现出举足轻重的作用。除了避免作战设备和人员的损伤外，无人潜器还具备扩展潜艇探测和作战平台的特点，从而成为在近海危险条件下进行远程作战潜艇的倍增器。目前美国海军已经将第一代无人潜器装备到“洛杉矾”级潜艇上用作近距离水雷探测，其后的研究将以可重组任务的无人潜器为重点。与此同时，英国也在积极研究如何将无人潜器转变成为水下网络中心战的一部分，并正在开发以Marlin技术为基础的无人潜器。     

征文启事

<正>为推动水下无人潜器研究领域科技进步,交流研讨水下无人潜器研究成果,促进水下无人潜器在我国的进一步发展,《舰船科学技术》编辑部拟于2014年第四季度召开"水下无人潜器发展及使用研讨会"。研讨会面向全国各有关研究、设计、使用的科研人员以及高等院校相关专业师生征集水下无人潜器(水下智能机器人、水下无人航行器)学术研究论文和设计、使用总结报告。     

用于水雷探测,分类和识别的自主式潜器

摇控潜器是所有拥有反水雷力量海军的一种主要装备,与可对各种类型水雷进行探测和分类和高效舰壳声呐或可变深声呐配合,主要用于水雷识别。装上水雷烯装置后,可承担现代猎雷中的排雷任务。声呐、信号和图像的处理、数据传输等技术的改进、以全球定位系统为基础的小精确导航系统的应用,以及未来小型质变能发动机或燃料电池的使用,代表了未来遥潜器的关键技术。带有以艇载计算机为基础的任务管理系统的半自主或自主式侦察潜器,在     

海底沙波对潜器水动力性能的影响

[目的]研究潜器在海底沙波地形干扰下的水动力特性。[方法]基于计算流体力学（CFD）方法,使用STAR-CCM+软件并结合重叠网格方法对潜器经过海底沙波的过程进行模拟,计算潜器阻力系数和升力系数在此过程中的变化。[结果]结果表明,当潜器近海底航行时,沙波地形会对潜器产生一定的干扰,当艏部运动至波峰附近时,负升力出现最大值,当艉部运动至波峰附近时,阻力出现最大值;在不同航速下,潜器表面压力分布规律的不同会导致升力系数的变化规律不同;随着近海底距离的减小,海底沙波对潜器阻力和升力变化影响显著,当H/D> 5时,海底沙波对潜器阻力和升力的影响可以忽略。[结论]所做研究可为潜器的安全及操纵性能提供一定的参考。     

载人潜水器概念设计中的总体多学科设计模型及分析

介绍了大深度载人潜器概念设计中总体多学科设计模型的建模方法和过程,并开发了总体设计集成程序(Concept Design of Deep Manned Submersible,CDMS),采用7000m载人潜器的设计数据对其进行了测试,验证该模型是可靠的,可用于载人潜器的性能分析和多学科优化设计中。此外,以7000m载人潜器为例,对潜器的重量/浮容积特性进行了分析,讨论了几个主要设计参数对潜器重量/浮容积性能的影响,获得了一些有价值的结论,可供同类型载人潜器总体设计时参考。     

遥控潜器的现状与未来

介绍遥控深潜器(ROV)的概况，尤其是它们在3 048m以下深海中的使用情况。虽然是针对系缆式自由航行的潜器，但是为完整起见，也讨论了拖曳潜器和自主潜器(AUV)。为了准确地论述这些深海潜器系统的技术发展水平，还将讨论它们在不足3 048m深度的性能。另外，对它们在新千年初期的用途进行了计划和设想。     

征文启事

<正>为推动水下无人潜器研究领域科技进步,交流研讨水下无人潜器研究成果,促进水下无人潜器在我国的进一步发展,《舰船科学技术》编辑部拟于2014年第四季度召开"水下无人潜器发展及使用研讨会"。研讨会面向全国各有关研究、设计、使用的科研人员以及高等院校相关专业师生征集水下无人潜器(水下智能机器人、水下无人航行器)学术研究论文和设计、使     

征文启事

<正>为推动水下无人潜器研究领域科技进步,交流研讨水下无人潜器研究成果,促进水下无人潜器在我国的进一步发展,《舰船科学技术》编辑部拟于2014年第四季度召开"水下无人潜器发展及使用研讨会"。研讨会面向全国各有关研究、设计、使用的科研人员以及高等院校相关专业师生征集水下无人潜器(水下智能机器人、水下无人航行器)学术研究论文和设计、使用总结报告。征文范围:水下无人潜器的总体技术、仿真技术、水下目标探测与识别技术、智能控制技术、规划与决策技术、水下导     

Influence of seabed sand wave on hydrodynamic performance of submersible北大核心CSCD

[目的]研究潜器在海底沙波地形干扰下的水动力特性。[方法]基于计算流体力学(CFD)方法,使用STAR-CCM+软件并结合重叠网格方法对潜器经过海底沙波的过程进行模拟,计算潜器阻力系数和升力系数在此过程中的变化。[结果]结果表明,当潜器近海底航行时,沙波地形会对潜器产生一定的干扰,当艏部运动至波峰附近时,负升力出现最大值,当艉部运动至波峰附近时,阻力出现最大值;在不同航速下,潜器表面压力分布规律的不同会导致升力系数的变化规律不同;随着近海底距离的减小,海底沙波对潜器阻力和升力变化影响显著,当H/D>5时,海底沙波对潜器阻力和升力的影响可以忽略。[结论]所做研究可为潜器的安全及操纵性能提供一定的参考。     

水下载人观光潜器的发展现状

随着旅游业和人们对自然探索预望的发展,海底观光项目应运而生,水下载人观光潜器随之得到发展。本文对国内外水下观光潜器的发展进行了归纳和总结。重点讨论了中型观光潜器,发现现有中型观光潜器主要集中在48客位左右,而大型潜器尚未查到相关报道。     

基于LS-DYNA的带球封头耐压结构深海碰撞仿真

深海潜器在近海底自航时存在着与海山、礁石等结构物发生碰撞的可能性,这种深海碰撞情况是潜器航行最危险的工况.本文基于非线性有限元程序LS-DYNA对深海碰撞过程进行数值模拟,分析碰撞过程结构损伤变形、碰撞载荷和能量变化情况,对剩余承载能力和结构失效模式进行分析.在此基础上,进一步探讨了撞击速度、静水压力、被撞物体的结构等撞击参数对于水下碰撞过程的影响,所得结果可以为潜器航行安全性提供参考.     

基于序贯Kriging模型的潜器型线优化设计

潜器型线优化设计是一个多目标优化问题,在型线设计过程中,阻力性能与包络体积的要求是相互冲突的。为了解决计算流体力学软件如Fluent在进行潜器的外形优化设计时效率低下问题,采用Kriging模型代替仿真模型进行潜器外形设计的策略,其基本思想是：选取设计变量和样本点,利用ICEM软件建立参数化的水动力分析模型,用Fluent软件计算得到样本点的阻力响应值,建立反映设计变量与响应之间关系的Kriging模型,将阻力和体积作为潜器外形优化的两个目标,利用多目标遗传算法求出Pareto最优解。由于采样策略对Kriging模型精度影响很大,本文提出了一种新的序贯采样方法命名为加权累积误差方法,来选取样本点以提高Kriging模型精度。结果表明提出的序贯Kriging建模技术能极大提高潜器型线优化设计效率,同时保证设计精度。     

无人自主潜器磁流体推进研究

介绍在无人自主潜器上运用磁流体推进的研究。在无人自主潜器上运用带磁流体推进的超导磁体，减少磁场泄漏是很重要的，因为这将影响到这类潜器上的设各功能且易于被飞机上的机载磁性探测仪发现。建议采用一个超导磁体的分析模型并显示对其磁场的模拟结果。     

基于重叠网格的重水潜器粘流数值模拟

文章结合一种密度大于水的新型潜器—重水潜器（Heavier-than-water AUV,简称 HTW）,采用 RANS 方法和重叠网格计算了该潜器的水动力性能和绕流流场。文中计算了不同攻角和漂角情况下重水潜器的阻力、升力及俯仰力矩,对其周围流场水动力学性能进行了分析,并通过流场的流动结构研究了受力随姿态变化的规律。文中将采用重叠网格方法的计算结果与 FLUENT 计算值以及风洞试验结果进行了比较,表明重叠网格方法可较好地模拟重水潜器的自由态绕流问题。该研究为该潜器的总体设计与运动控制提供了有价值的参考。     

水下潜器运动控制与仿真研究

水下潜器是一种非常重要的海洋开发装置,具有强耦合、非线性等特点。主要讨论水下无人潜器的自主定深和定位控制技术。文中根据潜器的6自由度运动方程,在充分考虑了水动力因素的基础上,使用Quasi-Lagrange方程建立潜器的数学模型,并将其分解为一系列相互关联的子系统。采用滑模控制方法用于潜器的定深控制,并对其他方向运动进行定位控制。滑模因控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高,并且不需要系统整体模型,被广泛应用于运动控制和非线性系统的控制中。通过计算机仿真,验证了该控制算法对水下潜器的运动控制效果良好、准确。     

黄蜂号单人常压可潜器

黄蜂号单人常压可潜器是一种自航、学人常压可潜器,它是英国滨海深潜器设备公司研制的。该潜器最大工作深度为610米,能承担从检查到修理、维护水下构件的各种作业。黄蜂号单人常压可潜器灵活性大,作业潜水费用比饱和潜水低。它在空气中重量为500公斤,长度仅2.1米,故能在滨海油田构件附近的狭窄环境中工作,安全可靠的关节臂能安装各种机械手和工具。黄蜂号单人常压可潜器的主体是由优质铝制成的,用玻璃纤维增强塑料包     

缆控布放大型负浮力潜器稳态仿真

采用集中质量法建立缆绳稳态分析模型,对不同海流、潜器负浮力和推进器推力下的缆索系统进行了仿真分析.结果表明,高海流环境下潜器的水下偏移距离可达数百米.在大深度布放时,缆绳受到的海流力远大于潜器的受力,潜器阻力优化对提高布放精度的改善有限.增大负浮力可显著减小水下偏移量,但是随着负浮力的增加,其效益递减.潜器偏移量随着推进器推力的增加线性减小,通过插值得到了回到布放点所需的推进器推力,作为推进系统的设计输入.在推动潜器回到布放点的过程中,缆绳张力变化微小,垂向距离海底高度始终在30m以上,具有较大的安全范围.     

载人潜器阻力性能的数值计算和模型试验及船型优化

采用多块结构化网格对某载人潜器模型周围计算区域进行网格离散,采用Realizable k-ε湍流模型对潜器周围绕流场进行数值模拟.在船模拖曳水池中进行载人潜器模型不同艏向角和垂直上升及下潜航行时的阻力试验.将阻力的数值计算结果与试验值进行对比,两者的偏差在可接受范围内.考虑载人潜器主体的舯纵剖面的二维外形,用多岛遗传算法对其粘性流场的阻力数值计算结果进行船型的一体化优化,得到二维阻力最小的优化外形.将舯纵剖面外形的优化结果应用到三维载人潜器主体,比较优化前后的主体阻力.数值计算结果表明,载人潜器主体外形优化前后阻力的优化收效在30%以上.     

基于PID的潜器悬停控制仿真研究

潜器水下悬停是指潜器在水下无航速时深度的保持和变动.这是一个非线性过程,随潜器状态及航行环境的不同而有很大变化.传统的控制方法缺乏自适应能力从而影响了控制效果.通过对潜器水下悬停运动的基本特征、实现条件及造成悬停深度不稳定等因素进行分析,建立潜器悬停运动数学模型及干扰力计算模型.并运用PID控制技术对潜器水下悬停运动的控制进行仿真研究,为潜器实现悬停提供技术支持和保障.     

基于模糊控制的潜器悬停系统

潜器水下悬停是一个非线性过程,随潜器状态及航行环境的不同而有很大变化。简要论述了潜器水下悬停的概念及对潜器的意义,研究分析了潜器水下悬停运动的数学模型及干扰力数学模型,将模糊控制技术引入潜器水下悬停控制过程中,通过仿真与传统的控制方式比较证明模糊控制具有的控制优势。