Parzen窗估计在潜艇目标强度统计建模的应用

研究潜艇目标强度的统计特性对水中兵器的仿真和试验分析具有重要意义.本文针对直方图统计模型的精度受区间划分影响较大,提出将Parzen窗估计方法用于潜艇目标强度的统计建模,建立潜艇典型舷角下的目标强度分布模型,并对统计特性进行分析.对Benchmark潜艇模型进行仿真计算,结果表明,采用Parzen窗估计法建立的潜艇目标强度统计模型符合潜艇的物理结构特性,能够更加准确和有效地对潜艇目标强度的统计特性进行预报.     

敷设声学覆盖层的标准潜艇低频目标强度分析

敷设声学覆盖层可以吸收入射声波并降低辐射噪声,是声隐身的常用手段。采用耦合有限元方法分析敷设声学覆盖层的标准潜艇收发合置低频目标强度,包括单壳体模型和双壳体模型。首先,建立声-壳-结构耦合有限元模型,并验证了模型的准确性。其次,分析了单壳体标准潜艇的目标强度,结果表明敷设声学覆盖层可以改变目标强度曲线的起伏特性,在某些频率点或入射角度,敷设声学覆盖层时的目标强度甚至比未敷设时更大。此外统计表明,敷设声学覆盖层可以略微降低平均目标强度。最后,分析了双壳体标准潜艇的目标强度,结果表明外壳敷设声学覆盖层可以改变目标强度曲线的起伏特性并且略微降低平均目标强度,而在此基础上再增加内壳声学覆盖层则几乎没有效果。     

大俯仰角时的潜艇目标强度研究

大俯仰角时的潜艇目标强度是自顶向下攻击的水中兵器所需要的重要目标特性数据,而该类目标特性数据难以测量.为此,以多亮点模型为理论基础,通过仿真方法研究了大俯仰角情况下的潜艇目标强度.从研究结果可知,在正横方位上,潜艇目标强度与俯仰角无关;在其他方位上,当照射角相同时,俯仰角越大,目标强度值也越大;当俯仰角为90°时,潜艇的目标强度与声波的照射角无关.研究结果与潜艇的物理结构特性相吻合,对水中兵器的科研与试验具有一定的参考价值.     

有限元方法分析BeTSSi-Ⅱ标准潜艇模型低频目标强度

BeTSSi-Ⅱ标准潜艇模型具有较为完整的内部结构和接近真实潜艇的线型,因此其目标强度特性更接近真实潜艇。采用声-壳耦合有限元方法分析了收发合置BeTSSi-Ⅱ标准潜艇模型的低频目标强度,结果表明当频率大于100 Hz时,正横方向附近入射的目标强度大于其他方向入射的目标强度。进一步分析内部结构的影响,结果表明内部结构对正横方向附近入射的目标强度影响较小,而对首尾方向附近入射的目标强度影响较大。此外分析了BeTSSi-Ⅱ简化潜艇模型的目标强度,结果表明模型简化同样对正横方向入射的目标强度影响较小,而对首尾方向附近入射的目标强度影响较大。最后对比分析了BeTSSi-Ⅱ和BeTSSi-Ⅰ两种潜艇模型,结果表明两者的差异主要为内部结构的差异,如果忽略内部结构,两者的差别不大。     

双基地目标强度及回波时域特性研究

利用3DSMAX软件建立的标准潜艇几何模型，采用板块元法对标准潜艇的双基地回波散射特性进行计算，并通过实验验证了模型的正确性。讨论了在不同分置角下目标强度与姿态角的变化关系，利用频域间接法计算得到了单频脉冲下的目标回波。通过仿真与实验结果对比分析，验证了双基地的回波展宽计算公式。结果表明，在镜像反射的位置上。散射回波最强；回波信号的包络是不规则的，持续时间被展宽，展宽大小与姿态角和分置角有关。     

潜艇艏端耐压舱壁构型对声目标强度的影响

潜艇艏部目标强度偏大,影响潜艇的声隐蔽性。由目标强度贡献比例曲线发现,艏端耐压舱壁是潜艇艏部目标强度的主要来源。潜艇艏端耐压舱壁主要有(椭)球面和平面2种形状,声波自艏端入射时,刚性平面的目标强度显著高于有一定曲率的刚性椭球面的目标强度。建立了一系列具有不同曲率的椭球形艏端耐压舱壁模型,基于板块元方法分析了艏端目标强度随舱壁曲率的变化关系,并对结果进行对数拟合,再利用BEM数值方法对耐压壳体艏部近场回波进行仿真,得到散射声压云图。计算结果表明:耐压壳艏端舱壁采取椭球面构形能够减弱散射声场的指向性,从而显著降低目标强度(10 d B)。曲率大于一定程度时,艏端目标强度值趋于稳定。     

潜艇外挂武器模块后的运动建模与仿真

为了对潜艇外挂武器模块后的运动性能进行研究,本文用近似估算的方法推算外挂后潜艇的水动力系数,建立六自由度运动的Matlab数学模型,并对潜艇外挂武器模块前后的5种典型运动进行对比仿真分析。仿真结果表明外挂武器模块对潜艇的运动性能有一定的影响,外挂后潜艇的操纵性降低、应舵性下降,所建立的仿真模型可基本反映潜艇外挂武器模块后的运动特性,可为下一步潜艇外挂武器模块论证奠定一定的理论基础。     

基于耦合边界元法的水下目标低频声散射特性

基于耦合声学边界元理论对水下目标低频声散射特性进行仿真研究。为了验证此数值方法准确性,对水中弹性球壳在平面波入射下的反向散射特性进行数值计算。结果表明,散射声场的数值计算结果和解析解较好吻合。在此基础上,本文探究刚性BeTSSi-Sub[1]和弹性BeTSSi-Sub的全向散射特性,对比发现,刚性BeTSSi-Sub的目标强度大于弹性BeTSSi-Sub的目标强度。通过对形状不同弹性的BeTSSi-Sub的目标强度对比发现,在低频段潜艇上舵对潜艇目标强度的影响比上层建筑的影响大。     

潜艇外挂武器模块后的运动建模与仿真

为了对潜艇外挂武器模块后的运动性能进行研究,本文用近似估算的方法推算外挂后潜艇的水动力系数,建立六自由度运动的Matlab数学模型,并对潜艇外挂武器模块前后的5种典型运动进行对比仿真分析.仿真结果表明外挂武器模块对潜艇的运动性能有一定的影响,外挂后潜艇的操纵性降低、应舵性下降,所建立的仿真模型可基本反映潜艇外挂武器模块后的运动特性,可为下一步潜艇外挂武器模块论证奠定一定的理论基础.     

基于标准潜艇模型的潜艇机械噪声影响因素分析

基于Benchmark标准潜艇模型,建立了不同结构形式的Benchmark标准模型的衍生潜艇模型,包括单层壳潜艇模型和双层壳潜艇模型以及无附体结构和有附体结构的潜艇模型。开展理论解析解计算与数值仿真计算比对,得到数值仿真计算的置信度,并开展Benchmark潜艇缩比模型实验室试验,通过试验验证数值仿真计算的可靠性。基于以上研究,针对潜艇机械噪声开展数值计算,计算得到在海洋流场环境中不同结构形式的Benchmark潜艇模型的固有振动特性以及其受到机械设备激励作用下的机械辐射噪声值,并通过对比分析得到了不同激励形式、不同潜艇艇体结构特性对其机械噪声的影响规律。