潜艇磁场仿真计算技术应用研究

为评估潜艇防御水雷及高空磁探的能力,必须掌握潜艇水下各深度平面和高空磁场的分布规律。采用测量的方法来获得全部的数据相对困难,通过测量潜艇某一特定条件下的数据,再借助磁场仿真建模计算,从而能准确地分析并掌握潜艇磁场空间分布特性。     

一种基于遗传优化算法的潜艇高空磁场换算方法

研究潜艇的高空磁特征分布是评估潜艇磁防护能力的重要前提。为了综合分析潜艇的高空磁特征分布,基于潜艇上方近场测量数据,采用磁体模拟法建立了潜艇磁场模型。针对磁体的个数及位置常依赖于人为经验的弊端,分别建立了以磁体位置和个数为未知量的优化模型,并采用全局优化能力强、稳定性好的遗传算法对优化模型进行了求解。仿真实验测试了该方法的有效性,并分析了实际测量误差对模型稳定性的影响。结果表明,该方法建模稳定性好、精度高,是一种有效的高空磁场分析方法,有一定的工程实用价值。     

基于遗传算法的潜艇三维模型及其磁场延拓方法

为了综合分析潜艇的高空磁特征分布,基于潜艇上方近场测量数据,采用磁体模拟法建立了潜艇磁场三维模型。针对磁体的个数以及位置常依赖于人为经验的弊端,分别建立了以磁体位置和个数为未知量的优化模型,并采用全局优化能力强、稳定性好的遗传算法对优化模型进行了求解。仿真实验测试了该方法的有效性,并分析了实际测量误差对模型稳定性的影响。结果表明,该方法建模稳定性好、精度高,是一种有效的高空磁场分析方法,有一定的工程实用价值。     

舰船磁场数值计算方法发展综述

采用适当的磁场数值计算方法来获得舰船空间磁场分布规律是对舰船实施磁性防护技术的必要前提。从舰船磁场特点出发,对目前应用于舰船磁场建模中的几种典型的磁场数值计算方法进行分析比较,并评价其各自的优缺点。文中所得结论对实际工程中舰船磁场的数值计算具有一定的理论指导意义。     

基于磁偶极子等效的潜艇空间磁场分布

潜艇空间磁场分布规律是磁性防护的基础,在磁偶极子等效的基础上,对潜艇磁偶极子等效的变迁规律进行了分析,提出了潜艇远场磁场分布的全空间一致性。实验结果验证了潜艇磁场等效变迁规律的正确性,表明潜艇整个空间的远场磁场可以用同一个磁偶极子的磁场等效,为潜艇空间磁场的深入分析和高空磁性评估与防护奠定了基础。     

潜艇蓄电池建模策略分析

潜艇蓄电池是潜艇主动力系统的重要组成部分,要对潜艇主动力系统进行仿真研究,必须建立精确的蓄电池外特性模型.但蓄电池的外特性受到多个因素影响,建模十分困难.另外潜艇蓄电池的试验样本少,限制了常规建模方法的使用.本文对潜艇蓄电池的建模策略进行了详细分析,并提出利用神经网络扩展试验样本,提高了潜艇蓄电池模型的精度.     

潜艇磁化场的有限元方法研究

准确获取地磁场数据是水下地磁导航研究的难点之一。只有掌握了潜艇磁化磁场特性,才能提供正确和可行的消除磁场干扰的方法,并最终获得真实的磁场数据。文章以潜艇坐标系为参考系,建立潜艇磁场方程和边界条件,并采用有限元方法进行了分析和计算。首先研究了只有X方向磁场作用时,潜艇某截面的磁场分布,绘出某直线上磁场各分量的曲线,得到了外界磁场与潜艇磁场之间的线性关系。接着,分别研究了只有Y,Z方向磁场作用的情形,得到类似结论。     

应力对潜艇磁场的影响研究

针对潜艇上浮下潜过程中,在水下不同深度处水压对潜艇磁场影响的问题,从磁应力能角度出发,分析了潜艇内部应力与外部磁场间的关系,并用气压代替水压进行了潜艇内部应力与外部磁场间关系的船模测量实验。理论分析和实验结果表明:潜艇模型固定磁场和感应磁场随着压力的增加而增加。该结论为潜艇磁隐身设计和磁隐身水平的提高提供了重要参考。     

潜艇防磁探能力评估方法研究

针对常用的测量设备难以获取潜艇高空磁场梯度的缺陷,提出了以磁偶极子磁场梯度模型换算潜艇高空磁场梯度的方法.针对潜艇防磁探能力难以量化的问题,采用磁异常梯度极大值、磁异常面积作为评估防磁探能力指标.经过仿真表明所提出的方法和指标有效,对我国潜艇防磁探能力评估方法的研究将具有重要参考价值.     

潜艇空间磁场的建模分析与运用

反潜巡逻机使用磁探仪搜索潜艇是有效的搜潜手段之一。论文通过分析引起潜艇空间磁异常的机理和潜艇磁场的模拟方法,建立了椭球体和磁偶极子阵列的混合模型,利用实测数据对潜艇的空间磁场分布特性进行仿真计算分析,得出磁探仪在不同高度探测到的潜艇空间磁场强度分布情况,进一步确定了磁探仪的作用距离。     

潜艇空间磁场测量计算新方法的研究

由于舰船磁场测量计算受测量场地的水深、磁传感器的布设数量、排列方式、以及建模所选磁模拟体个数等因素的影响,所以引入一种潜艇磁场测量计算新方法。以磁模拟混和体作为仿真模型,经过仿真和实测验证,证明此方法的准确性和实用性。它在磁场测量时与测量点分布、位置无关,这对提高船体磁场测量效率和精度有重要意义,在工程上有广阔的应用前景。     

基于微分进化算法的磁性目标参数估计方法

根据磁场数据来获得磁性目标参数相关信息的方法称为磁探测技术,其在民用和军用领域都有着重要的应用价值。以磁性探潜为背景,首先基于磁场采集数据将磁性目标参数估计问题简化为一个非线性数学模型,进而选择简单有效的微分进化算法求解上述数学模型,以实现磁性目标磁矩和位置参数的估计,并通过仿真试验对方法有效性进行了检验。仿真计算结果表明,该方法能够准确、快速地优化出磁性目标三分量磁矩和空间位置坐标参数,具有一定的实用意义。     

Calculation of vaulted magnetic field above ship using equivalent surface magnetic charge北大核心CSCD

[目的]为了获得舰船上方不同高度平面磁场数据,解决舰船上方拱顶磁场推算到平面磁场的问题,提出用面磁荷法进行舰船上方的磁场推算。[方法]从等效源理论出发,利用拱顶磁场数据进行反演建模,将舰船磁场等效为面磁荷产生的磁场,用面磁荷正演舰船上方的磁场。将面磁荷法推算出的磁场与舰船实际磁场进行对比,验证面磁荷法的可行性。[结果]通过数值仿真计算,舰船磁场垂直分量推算的相对均方根误差为0.44%;利用磁性船模进行实验分析,磁场垂直分量推算的相对均方根误差为7.64%。[结论]仿真和船模实验分析表明,利用面磁荷法进行磁场推算,其推算值与测量值较为吻合,推算的相对均方根误差较小,具有较高的精度,可用于实际工程计算。     

潜艇磁异常信号与方位对应关系的研究

根据潜艇磁偶极子等效模型,利用Matlab仿真生成了反潜机在任意搜潜航向下,探测到的目标潜艇任意航向下的磁异常信号,并利用这些磁异常信号建立数据库。将反潜机在两条相互垂直的搜潜航线下探测到的磁异常信号与数据库中的磁异常信号进行对比,可快速判别出目标潜艇所处的方位,对进一步提高反潜作战效能有一定的参考价值。     

潜艇动力系统任务维修性建模

分析潜艇维修性特点,针对潜艇基于任务维修性的特点,分别采用带维修指示的系统功能层次框图进行建模和采用串并混联维修性模型建模.以潜艇动力系统中的燃油分系统为例进行平均维修时间的计算,结果表明串并混联维修性模型适用于具有各个独立单元的潜艇动力系统维修性建模.     

基于矢量曲面积分反演模型的舰船磁场延拓方法

舰船磁场的矢量曲面积分法是磁场延拓的一种高效方法,在只能测量舰船平面磁场时,首先由平面磁场反演得到等效包络面磁场,进而利用曲面积分法延拓得到目标平面磁场.该方法较之磁体模拟法等更加方便有效.船模实验验证了该方法的有效性,具有较高的换算精度,为舰船近场磁场的换算提供了一种新的思路.     

基于两航向测量的舰船任意航向磁场计算方法

通过对舰船磁场特性的分析,提出了一种推算舰船任意航向三分量磁场的计算方法.在同一测量深度和测量点的前提下,该方法仅利用相反的两个非主航向上舰船三分量磁场实测数据,可直接计算出任意航向舰船三分量磁场,为分析研究任意航向舰船的磁特征和磁隐身性能提供了依据.实验验证了方法的可行性和准确性,该方法可推广应用于不同区域舰船三分量磁场的推算问题.     

基于PRO/E模型的潜器稳性计算

潜器稳性校核的基础是准确确定潜器的吃水线及浮心、重心位置.本文基于船舶稳性计算理论,结合潜器PRO/E三维模型,探索一种利用行为建模技术计算潜器稳性的方法.与传统计算方法相比,行为建模自动迭代计算方法的效率与准确性均有所提高,也为船舶其他CAD三维软件稳性计算提供参考.     

一种基于磁偶极子模型的铁磁体近场计算方法

为计算铁磁体的感应磁场,在普通磁偶极子模型的基础上,结合微元的思想,研究了微元磁偶极子模型的计算方法,推导出了空间任一点感应磁场值的精确表达式.弥补了普通磁偶极子模型不能精确计算近场源点磁场的不足.分别用普通磁偶极子模型和微元磁偶极子模型计算了圆柱形铁磁体的感应磁场,结果表明,微元磁偶极子模型计算感应磁场精确度较高,可应用于工程实际.