海洋探测型AUV壳体设计与强度校核

近年来,由于海洋环境探测的需要,探测型自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)技术发展迅速。耐压壳体结构设计是自主水下航行器设计的重要组成部分。以《潜器系统与潜水器入级与建造规范》和《潜艇结构设计计算方法》为原则,对某海洋探测型AUV的耐压壳体结构进行设计,然后采用有限元仿真的方法对其强度和稳定性进行校核,最终得到满足设计要求的耐压壳体结构。     

计算机控制的光电桅杆瞄准线稳定与跟踪系统

本文主要对使用计算机补偿光电桅杆因潜艇摇摆所引起的图象运动进行了讨论。利用矢量光学理论建立了瞄准线稳定和目标跟踪的数学模型，并给出了系统组成框图。研究表明，采用计算机控制光电探测头棱镜俯仰和方位的回转，能达到稳定瞄准线和跟踪目标的目的。     

潜艇耐压液舱结构破坏原因及加强形式探讨

耐压液舱区域的耐压壳体在外载荷作用下发生破坏,其破坏原因与相邻耐压壳体的受力相关,相邻耐压壳体的变形对其影响往往很大。在吸收现有潜艇耐压液舱结构理论计算方法、有限元分析和试验研究的基础上,对其结构破坏原因及加强形式进行了探讨。     

多用途武器发射箱

为提高作战潜艇的性能，常常要求增加武器的综合功能。描述了一种装在潜艇耐压壳体外部的多用途武器发射箱，它能装载鱼雷、水雷及其他特种设备。发射箱安装后对潜艇的总体性能影响不大。它的各种优点将使其在现代化潜艇的未来任务中发挥更大的作用。     

局部损伤环肋圆柱壳的强度分析和加强方案

潜艇在服役过程中,可能会因碰撞、搁浅、爆炸等事故,使耐压壳体出现局部损伤。对损伤部位进行合理加强,保证加强后潜艇依然可以下潜到设计深度,对于维持潜艇的战斗力有重要意义。本文以局部损伤潜艇耐压壳体为研究对象,对局部损伤后的强度进行数值计算,并提出加强方案。结果表明,带有局部损伤的环肋圆柱壳与完好状态下环肋圆柱壳相比,最大应力提高;采用加强筋进行局部加强后,壳体的应力指标满足要求。本文提出的加强方案可以在工程中应用。     

导弹发射装置单筒方案探讨

为了进一步提高导弹发射装置的整体性能,充分挖掘发射装置的容装潜力,提出了发射装置的单筒方案,初步探讨如何通过对导弹发射装置进行总体优化和改进设计,达到在满足潜艇耐压壳体主尺度不变的前提下,使发射装置能容装直径更大的新一代导弹,从而进一步提高导弹的有效射程.     

考虑大挠度影响的球形壳强度与变形分析

球形壳结构在耐压容器与潜艇耐压壳体设计中被大量使用。本文基于幂级数法建立了一种静水压力下考虑大挠度影响的球形壳强度与变形的分析方法。算例表明,本文提供的理论方法与有限元数值方法计算结果相当吻合,算例同时也表明大挠度对球形壳强度与变形有一定的影响。本文方法可以推广到轴对称压力作用下组合壳结构强度分析。     

非均匀采样潜艇耐压壳体测量数据处理方法

在役潜艇的建造和修理需要检测其耐压壳体的截面圆度,因现场条件限制或多设备融合测量,测量采样点经常呈现非均匀性,导致最小二乘圆拟合的结果与实际情况不符,研究旨在减小非均匀采样带来的影响,提高拟合圆的精度。基于非均匀采样定权提出一种非均匀采样加权总体最小二乘圆拟合方法,同时考虑观测向量和系数矩阵都有扰动,用于潜艇耐压壳体测量数据的处理。通过对4种不同预设形状的采样分析数值实验表明,该方法能提高非均匀采样情况下圆拟合的精度,但当随机误差加大至1.5 mm,该方法不能完全优于最小二乘法。非均匀采样加权总体最小二乘圆拟合法计算得到的圆心偏差及半径偏差都比最小二乘法的结果更小,具有较好的工程实用价值,可用于在役潜艇耐压壳体圆度测量非均匀采样时的圆拟合计算。     

北极海域潜艇浮起操纵控制研究

针对潜艇在北极冰层覆盖或冰间湖海域浮起时的操纵控制，建立基于潜艇可浮海域垂向密度梯度实测数据的浮力模型和无航速浮起操纵模型，并开发了相应的操纵控制软件。以艇体姿态和垂向速度为目标，研究潜艇在北极海域的浮起操纵特性，获得北极海域典型垂向密度梯度条件下的潜艇浮起操纵控制方法。仿真试验表明：利用自身的操艇系统，潜艇能以可控方式在极地海域安全浮起，浮起惯性的有效控制是潜艇浮起操控有效性和安全性的关键因素。     

作战系统多功能显控台

海军作战系统在最近十年里得到长足的发展。但是除采用彩色显示之外,显控台的改进不大。其主要原因是普遍采用阴极射线管(CRT)作为显示器件。平面显示屏技术一直被人们说成是“两年”后的事,现在终于出现了。它将取代CRT,给作战系统及其平台带来好处。结合系统结构的发展,现在正是引入作战系统多功能显控台的时候。多功能显控台能做到在任一显控台上执行任何任务。     

多学科优化中的近似模型及其在艇体结构优化中的应用

近似技术是多学科设计优化关键技术之一。系统介绍多学科设计优化中常用的3种近似模型:响应面模型(Response Surface Methodology,RSM)、Kriging模型、径向基函数(Radical Basis Function,RBF)模型。对比分析3类近似模型在典型数学函数不同维度下的拟合性能。结果表明,Kriging模型的综合拟合性能最优,RBF模型次之,RSM拟合性能不佳。在此基础上,通过拉丁超立方试验设计选取样本点,基于Kriging模型构造潜艇平行舯体某舱段耐压壳体结构响应的近似模型,应用粒子群优化算法完成了耐压壳体结构轻量化设计。最优化设计方案质量较初始方案减少了11.99%。     

船体钢焊接接头的韧性要求与控制

在实验室条件下,以ＦＴＰ准则为判据,对潜艇耐压壳体母材韧性进行了测评,并重点就焊接接头性能是否符合壳体抗爆要求的问题进行了小试样实验研究和理论分析,最后根据有关试验结果给出了接头质量控制的合理焊接工艺参数。     

移动式救生钟耐压壳强度与稳定性计算分析

救生钟初步设计阶段的强度与稳定与稳定性较核是根据潜艇规范或某些近似理论进行的。为研究整个钟体在各种载荷工况下的应力分布情况和总体抗失稳能力，采用有限元分析结构分析软件ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ进行整体计算，对救生钟整个耐压壳体的强度和稳定性进行了计及壳体局部开孔和曲率突变影响的有限元分析。分析中考虑了初挠度和弹塑性对耐压壳体失稳压力的影响，得到了后屈曲阶段的载荷－挠度曲线。从救生钟各种工况下的整体变形     

基于泵控液压舵机的潜艇深度及纵倾控制

[目的]针对不同工况、复杂环境下的潜艇运动控制进行研究,解决高性能潜艇的实际控制问题并将其运用于搭建实际液压控制平台。[方法]以潜艇垂直面运动为重点,设计垂直面上纵倾和深度模型的解耦控制。基于泵控液压舵机模型和潜艇垂直面运动数学模型,运用快速终端滑模控制算法,通过仿真和试验对系统进行分析。[结果]结合液压系统模型与非线性控制算法的研究论证了该系统在潜艇垂直面运动控制上的鲁棒性与可靠性。与此同时,对液压舵机滞后、振荡性进行的仿真及试验分析,也表明系统可有效降低滑模变结构控制带来的抖振问题。[结论]该系统在模拟研究潜艇的控制特性问题方面具有工程应用价值。     

受损常规潜艇的生存辅助决策系统

要保证潜艇在漏损情况下的安全或维持其生存能力，决策系统就需对受损状况做出快速反应。因此需要一套能对潜艇受损状况产生响应并能指导操艇人员就如何保持潜艇生存能力做出决策的自动决策系统。详述了一套有利于潜艇安全的基于知识决策保障系统。有关知识主要来源于潜艇的设计资料、设计专家和对操艇人员的采访。这些信息包括有关耐压壳体和管道系统受损时的反应。该系统通过Expert Element(一种多功能系统开发工具)的分析推理，从知识库得到决策。该系统对如何处理壳体与管道系统的损伤、潜艇沉浮问题提出了建议。测试证明，该系统能通过运用样机对实际情况进行准确的模拟。     

舱室进水情况下潜艇的挽回操纵

当潜艇由于各种意外事故造成艇体或通海管路破损进水后,具有淹水舱的潜艇在车、舵和高压气吹除作用下的挽回运动过程复杂而危险。文章借助Laval喷管理论建立了高压气吹除主压载水舱的模型,从而建立起包括舱室进水,用车用舵和舱室吹除等因素在内的,考虑了大攻角影响的潜艇挽回六自由度空间操纵运动模型。同时,针对不同进水部位、不同进水方式和不同航行深度等因素,计算得到了典型的潜艇水下操纵性安全界限图中的进水限制线。     

用裂纹扩展随机模型估算潜艇耐压壳体的疲劳寿命

用Paris公式预测以时间为函数的疲劳裂纹扩展，要考虑很多不确定因素，问题十分复杂。本文引用了考虑裂纹尺寸变异性的裂纹扩展随机模型，估算了潜艇的耐压壳体在不同循环次数下疲劳热点的疲劳寿命，并将结果与使用建立极限状态方程的一阶二次矩法估算的疲劳寿命进行了比较和分析。     

基于有限元分析的潜艇耐压液舱结构系统可靠性计算

潜艇耐压液舱结构复杂，往往需进行有限元分析以获得结构在极限载荷作用下的应力。此时，由于失效函数缺乏显式表达，故应用一般的可靠性计算方法将遇到困难。作者采用人工神经网络代替传统的多项式函数拟合失效面，并结合方向抽样技术，提出了基于有限元的结构系统可靠性计算的新算法。由于该方法引入了结构有限元分析，且无需进行失效模式间相关性的近似分析，因而计算精度好，适用范围广泛。潜艇耐压液舱结构系统可靠性分析的算例表明，该法有效地解决了复杂工程结构的系统可靠度计算问题。     

不同工况下潜艇艇体-桨整体声辐射特性分析北大核心CSCD

[目的]旨在研究潜艇大侧斜螺旋桨在不同工况下的艇体-桨整体声辐射特性。[方法]以SUBOFF潜艇模型和七叶大侧斜螺旋桨为研究对象,采用大涡模拟(LES)和声学有限元方法(FEM),以及使用Fluent流体计算软件和LMS Virtual.Lab声学仿真计算软件进行联合仿真计算。[结果]结果表明:在潜艇存在进速的工况下,其艏部、指挥室围壳、艉部方向舵和螺旋桨区域的速度压力分布变化最大,整体系统的噪声传播方向以艇体周向某一方向的声压级(SPL)最高,艉部方向舵次之;在潜艇不存在进速的工况下,整体系统的噪声与螺旋桨的旋转作用有关,且在440 Hz频率处存在峰值,超过其他工况下的声压级。[结论]潜艇的艏部、指挥室围壳和艉部方向舵区域是压力脉动的重点区域,与潜艇的进速密切相关;艇体-桨整体螺旋桨噪声在低频段也主要由上述3个区域产生,在中高频段螺旋桨区域开始对艇体-桨整体噪声产生作用,总的声压级随着频率的增加而逐渐升高。     

潜艇建造中的全站仪高精度转站方法北大核心CSCD

[目的]应用全站仪对潜艇总段耐压壳体进行测量时,由于壳体分层、结构物遮挡等原因,需在多个不同位置架设全站仪才能完成整个舱段的测量,而全站仪自身转站功能限制条件大,无法满足潜艇内部测量的复杂环境要求,也难以保证较好的总体测量精度,因此提出一种新的高精度转站方法。[方法]该方法是在不同站位下均测量设定的几个相同公共点,利用各站位下的公共点坐标设计算法,自动建立多级转站关系,[结果]有效提高了转站精度和测量效率。[结论]实验表明,所提方法在多级转站条件下仍能保证总体测量达到亚毫米精度,可以满足潜艇建造的高精度测量要求。