新一代潜艇的推进装置

第二次世界大战宣告了潜艇作为可潜型舰艇时代的终结、潜艇由于装备了通气管装置，因而成为装有大容量电池的重要水下航行舰艇。其后不久，核动力推进的潜艇问世，那些拥有核潜艇的国家充分地领略了核潜艇因核动力推进所带来的水下高速和巨大续航力的优越性。而另一方面，些油机电机推进的潜艇则采用了低重量高速柴油机，把因柴油机减重而节约的重量用于增加畜电池的数量，从而使常规动力潜艇在实现水下高速航行时，还增加了它的水下     

船舶航速优化原理研究

恒速航行原理是船舶航行节能的一个重要规律。将船舶航速的优化抽象为对目标函数求极值的数学问题,分别建立离散、连续时间模型,分析讨论了固定时间端点与滑动时间端点不同边界条件对模型求解的影响。结果表明,恒速航行船舶总耗功最小;优化航速不仅与航行要求如规定的路程、时间有关,还与推进功率系数及辅助功率有关。研究方法可为船舶航行降低功耗以及制定航行计划提供参考。     

高速大续航力中型常规潜艇概念

当今潜艇上应用AIP（不依赖空气的动力装置）主要是在安静低速航行时增大艇的水下续航力。然而核动力推进已显示了水下高速冲刺和快速航渡的巨大优势。对中型常规潜艇来说，使用一台与安静中型AIP装置共用氧源的改进的高效燃气轮机，KAPPA工程可在不损失电力推进潜艇安静低速航行能力的情况下，提高艇的冲刺速度和时间，在小功率的标准AIP装置上增加新型通气管技术，能将电力设备重量减半，从而向特高容量设备和化学能源提供空间，新型燃气蒸汽轮机一旦具备呼吸空气能力，便可用安静的中功率涡轮发电机来取代噪声大的柴油机。同时，因大功率冲刺涡轮机能呼吸空气而非纯氧，就能恢复二战潜艇失去的水面高速性能。     

翻江倒海的水下“特工”水下无人航行器

近年来,无人航行器已经成为日益重要的作战工具。在最近的巴尔干和阿富汗战争中,无人飞机已受到公众的广泛关注。但是,无人航行器在海上所起的作用也同样重要。水下无人航行器能改变未来水下战争的模式。最近十年来,潜艇在水下战争中的任务已经改变。冷战时期深海作战的任务在很大程度上已不复存在,取而代之的是潜艇在沿岸海域作战以支援联合远征军事行动,潜艇的活动范围是更、有效的“准备作战区域”。与此同时,当前的政治环境要求把高价值作战平台及其乘员的危险减到最小程度。这些因素推动了作为潜艇秘密“作战助手”的水下无人航行器的开发。利用水下无人航行器,潜艇能在有障碍且有潜在危险的沿岸海域支援远征部队。美国海军已配备了第一代潜射水下无人航行器,用于执行水雷秘密侦察任务,2005年左右将引入下一代系统。美国海军水下作战中心认为,水下无人航行器为未来海战(特别是网络中心战)展示了巨大的希望。在网络化战斗群中,潜艇能够发射和回收水下无人航行器,极大地扩大艇载传感器和武器的覆盖区。这些秘密的航行器可以在水下或水面活动,收集情报、绘制作战区域地图、识别和跟踪感兴趣的目标并最终发射武器。美国海军海上系统司令部已公布了“海军水下无人航行器总计划”,确定了海军水下无人航行     

德国海军新型214级常规潜艇研制特点

德国海军目前正在成功的２０９级艇设计基础上，研制新一代２１４级常规动力潜艇。该艇设计实现高度模块化，采用高效推进轴系和高技术潜艇系统，具有远程不依赖空气水下续航力。该型艇的研制显示了德国海军潜艇的重要发展。     

基于最小二乘原理的电动舵机测试指令生成与应用

基于最小二乘原理同时结合傅立叶拟合原理,对水下无人航行器(UUV)电动舵机实际指令信号段进行了拟合,在兼顾曲线拟合效果、拟合曲线的复杂程度和计算成本的情况下,获得了贴近实际水下无人航行器(UUV)电动舵机控制指令的测试指令信号,为充分模拟水下无人航行器(UUV)电动舵机的工作条件、突破电动舵机实际测试中的局限性奠定了基础,使电动舵机性能的研究和测试更具有实际意义。     

常规潜艇燃料电池AIP的方案设计

介绍了燃料电池AIP的发展概况、特点,分析了我国常规潜艇采用燃料电池AIP的可能性及必要性。在此基础上,对燃料电池常规潜艇AIP进行方案设计,利用海军部系数法计算并选取模块功率,确定了燃料电池耗氧率以及根据续航力计算需要的储氧量,分析了3种不同规格的燃料电池功率模块对水下性能如续航力、续航时间和巡航航速的影响。方案设计结果表明,燃料电池AIP系统在我国常规潜艇中具有可行性,且在水下续航力、巡航时间等性能上比一般常规潜艇优越。     

新世纪美海军潜艇技术创新趋势

21世纪是科技创新的世纪。有报导,在这创新的世纪里,美海军提出了潜艇技术创新的新计划。 (1)潜艇体形结构的创新将集中在船体内部。例如,美海军在海狼级吉米·卡特号攻击型潜艇的船体中部采用的是非水密舱,这种舱体可使潜艇部署体积更大的武器和传感器,其中的一些武器包括多种无人驾驶水下航行器和水下发射的飞行器。     

矢量泵喷推进器尾流场特性及操纵性能研究

为改善潜艇泵喷推进器转子盘面流场的不均匀性,降低潜艇噪声,提高潜艇的隐身性能。设计一种取消尾舵的潜艇矢量泵喷推进器,基于RANS方法对潜艇矢量泵喷推进器水动力性能进行数值计算,对潜艇尾流场特性、矢量泵喷推进器的推进性能和操纵性能进行研究,并与常规泵喷推进器作比较。计算结果显示,潜艇采用矢量泵喷推进器可取消尾舵的布置,降低转子盘面流场不均匀性,整体总阻力降低,推进器收到功率减小,推进效率提高19.9%;在0°～30°操舵舵角范围内,矢量推进器最大偏转力矩大于常规泵喷推进器+尾舵的偏转力矩。在相同的操舵角度下,矢量泵喷推进器偏转力矩大于常规泵喷推进器,说明潜艇安装矢量泵喷推进器可满足航行机动性的要求。这项研究为降低潜艇桨盘面不均匀性,提高潜艇声隐性能提供了新的途径。     

水下航行器新型高效动力系统

从水下航行器对动力系统的要求出发,分析了常规燃料AIP、小堆AIP技术和永磁同步电力推进系统国外发展概况,提出了小堆AIP技术和永磁同步电力推进系统组成的水下航行器新型高效动力系统,在对该系统研究后指出了需要研究的关键技术,原理与配置;展望了应用前景.     

21世纪的海军舰艇

据国外一些军事专家预测,到了21世纪,海军舰艇将有如下新发展。 舰艇形体将在基本沿用传统V形船型的基础上,在水线之上增加外漂度,以改善抗风浪性能。部分舰艇有可能采用双体船型。 在动力方面,多数水面舰艇将采用耗油少而功率大的中冷回热循环船用燃气轮机,以取代现用简单循环燃气轮机。同时,部分舰艇将可能采用电力推进系统。常规潜艇可能采用闭式循环的热气机动力,潜艇水下航行单纯依靠蓄电池提供动     

潜艇AIP作战使用需求分析

潜艇的作战效能与保持潜航和不被探测的能力紧密相关，为了提高隐蔽性，增加水下续航力，研究了一种不依赖空气的推进系统（AIP）。它包括闭式循环柴油机、燃料电池、低功率核反应堆和斯特林发动机等。潜艇第一代混合动力装置一般采用在原型潜艇上添加一个容纳整套AIP系统的加舱来实现。本文从潜艇作战需求出发，对常规潜艇的AIP系统提出了作战使用要求，并对配装于其加舱中的各型电池组数进行了定量分析。     

潜艇损管应急操纵的运动仿真

利用航行训练模拟研究了破损进水对潜艇水下运动状态的影响，建立了与破损进水和应急处理相应的数学模型，模拟了潜艇发生破损时采用应急措施后艇体的运动状态。仿真结果对于实艇抗沉操纵有一定指导意义。     

水下航行体纵向振动特性分析

对具有双层壳体结构的潜艇状水下航行体的纵向振动特性进行了研究。采用有限元方法计算了纵向振动湿模态的固有频率和振型，发现该水下航行体内层壳板具有两种典型的纵向总振动振型：“振动节面振型”和“错动块振型”，而外层壳板以局部振动为主。     

钠水反应喷水发动机研究

为了克服现有的水中载运工具推进装置结构复杂、噪声大、需要耗氧及螺旋桨易被水草缠绕的不足,在对水反应金属燃料、喷水推动装置结构进行分析和融合创新的基础上,提出了一种基于喷水推进技术的新概念钠水反应喷水发动机的构想。对其工作原理、结构方案和性能进行的初步研究分析表明,该发动机结构简单、维护方便、使用寿命长、工作噪声小、不需要耗氧,可用于需要在水下长期工作的潜艇和要求结构简单、推进快速的鱼雷等的辅助推进工具。     

水下航行器热动力推进系统的非线性变结构控制仿真研究

在对水下航行器热动力推进系统非线性模型进行合理简化的基础上，首次采用趋近律法设计了水下航行器变速变深运动的动力推进系统变结构控制器，并进行了数字仿真，仿真结果表明，所设计的控制器控制精度高，抑制抖振效果显著，且该方法物理概念清晰，算法简单，易于实现，对水下航行器热动力推进系统控制的工况应用有实用价值。     

AUV水下回收过程中的操纵性仿真研究

在建立自主水下航行器(简称 AUV)六自由度运动模型的基础上,基于势流理论建立了潜艇运动扰动流场对 AUV 扰动力的计算模型,并对回转体 AUV 在回收时靠近潜艇过程中的操纵性进行了仿真,仿真结果显示,AUV 在靠近潜艇的过程中,潜艇扰动流场对 AUV 深度和侧向位移有较大的影响,而对姿态角的影响较小,因此,回转体 AUV 可以稳定地完成水下的回收运动。     

AIP方案--现代常规潜艇动力推进系统配置选择趋势

常规柴电潜艇因受其传统推进技术的限制，已难于满足现代海军对其提出的更远续航力和更安静运行状态的基本要求。因此，研究开发新型常规潜艇“不依赖空气推进系统”(AIP)，已成为提高和完善常规潜艇战术使命的必然趋势，现代的AIP系统的初期投资虽然将整个潜艇的总费用增加了15—30％，但其续航能力却提高了5—10倍。     

潜艇结构振动声辐射数值计算

采用有限元／边界元法对潜艇水下辐射噪声特性进行了研究。依据潜艇各种真实的结构尺寸和设备参数，利用有限元软件ANSYS建立了接近于真实潜艇的有限元模型，并利用该模型来计算潜艇在水下低速航行时200Hz以下频率段的辐射噪声。首先计算了潜艇在电机激励时非耐压壳体表面节点的位移，然后将计算所得的位移结果转换成节点速度导入SYSNOISE边界元模型，以作为边界元计算时的边界条件来研究潜艇的辐射噪声，最后将计算结果与实际测量结果进行了对比，结果显示，在63Hz以下的准确性较高，而在63—200Hz频率段的误差则较大。     

计及陀螺效应的潜艇动力学仿真实现方法

对于装有旋转装置的水下航行体(如潜艇)而言,旋转体的陀螺效应会影响其运动与操纵性,因此有必要对其进行定量分析.本文基于Matlab研究包含陀螺力的潜艇六自由度数学模型仿真方法,采用龙格库塔法将包含陀螺力的潜艇六自由度数学模型转化为仿真模型,编制了数值仿真程序,并实现了仿真结果的数据可视化,从而为研究在考虑陀螺效应情况下的潜艇运动与操纵特性奠定了基础.