UUV用动力锂电池综述

本文综述了动力锂电池应用于无人水下潜航器(UUV)的研究现状。通过与UUV传统动力电池、铝氧半燃料电池和燃料电池对比,分析了锂电池作为UUV动力能源的必然性。展望了UUV用动力锂电池未来的发展方向,包括提高单体电池比能量,加强电源系统安全性,建立模块化、标准化体系和应用于混合动力系统。     

深海能源基站技术现状与发展趋势

深海能源基站是提高UUV续航力、扩大UUV工作范围的有效手段,将改变未来海战中UUV执行任务方式和作战规则。本文阐述深海能源基站的应用需求和工作特点,分析深海能源基站不同储能技术,重点介绍了国内外在燃料电池和核动力深海能源基站方面研究现状。从储能、部署难易、维护周期和使用方式4个方面,探讨了深海能源基站的未来发展趋势。研究表明,深海能源基站将围绕高能量密度和高功率、小型轻量模块化、长周期隐蔽免维护运行、能量信息非接触式高速同传4个方向发展。     

无人水下航行器与操雷

对未来水下信息战中用途广泛的无人水下航行器(UUV)与操雷进行了比较,分析了操雷的动力系统、控制系统、自导系统、内测系统、线导系统、操雷系统及操雷仪表等,提出应用成熟的操雷技术研究开发UUV,以及把操雷改装为UUV的技术捷径。介绍了成本低廉的人控水下航行器(MUV),建议利用MUV来部分替代UUV的技术。     

燃料电池混合动力系统的极小值控制策略

质子交换膜燃料电池和蓄电池构成的混合动力系统在UUV上有着广阔的应用前景。由于燃料电池自身的工作效率和循环寿命与其工作状态直接相关,因此协调2个能量单元之间的功率分配就成了混合动力系统在开发过程中的关键任务。为了利用能量分配使整个系统工况达到最优,一系列最优化控制理论在混合动力系统中得到应用,并发挥了重要作用。为了将系统的等效氢气消耗总量降到最低,本文重点介绍一种针对UUV混合动力系统的基于极小值原理的能量管理策略。相比之前的控制策略,本文方法能够将全局优化问题转化为局部优化问题,且无需全航程的功率信息作为先验知识。最后利用某小型UUV的典型功率负载曲线开展模拟计算,计算结果显示,从3种不同的初始值开始计算过程最终都能收敛至最优解的某个邻域内,说明提出的控制算法具有很好的鲁棒性,能够在UUV的能量管理系统中实现很好的在线功率分配,达到等效氢耗量最小的优化目标。本文方法具有计算效率高、占用内存少的优势,为实现工程应用中的在线调节创造了可能。     

燃料电池混合动力系统的极小值控制策略

质子交换膜燃料电池和蓄电池构成的混合动力系统在UUV上有着广阔的应用前景。由于燃料电池自身的工作效率和循环寿命与其工作状态直接相关,因此协调2个能量单元之间的功率分配就成了混合动力系统在开发过程中的关键任务。为了利用能量分配使整个系统工况达到最优,一系列最优化控制理论在混合动力系统中得到应用,并发挥了重要作用。为了将系统的等效氢气消耗总量降到最低,本文重点介绍一种针对UUV混合动力系统的基于极小值原理的能量管理策略。相比之前的控制策略,本文方法能够将全局优化问题转化为局部优化问题,且无需全航程的功率信息作为先验知识。最后利用某小型UUV的典型功率负载曲线开展模拟计算,计算结果显示,从3种不同的初始值开始计算过程最终都能收敛至最优解的某个邻域内,说明提出的控制算法具有很好的鲁棒性,能够在UUV的能量管理系统中实现很好的在线功率分配,达到等效氢耗量最小的优化目标。本文方法具有计算效率高、占用内存少的优势,为实现工程应用中的在线调节创造了可能。     

氢燃料电池动力技术在船舶上的应用

<正>船舶电力推进技术是当前新能源船舶发展的重要方向之一,与此同时,船用氢燃料电池系统凭借绿色、高效、静音的特点,也成为绿色船舶动力系统的主要方案之一。借助于综合电力系统技术的发展,燃料电池技术将充分发挥其独有的能效转换率高、快速启动、零排放等优势,成为未来船用新型动力源系统的主要发展方向。     

未来常规潜艇对新型动力系统的需求

本文从未来常规潜艇作战需求出发,提出必须发展新型动力系统,以满足全程水下、隐蔽作战需要的观点;分析了燃料电池的先进性,得出燃料电池是常规潜艇AIP最佳的动力方案;介绍燃料电池在国外常规潜艇的应用情况及我国潜艇用燃料电池发展情况;提出了我国燃料电池技术有关科研单位应当继续跟踪世界燃料电池技术并加强研究、有关职能部门应当及时推进燃料电池实艇应用的建议。     

水下无人航行器探潜能力建模与仿真分析

水下无人航行器(UUV)是一种发展迅速的新型作战力量,将推动未来战争形态由信息化战争向智能化战争转变,成为海军作战力量体系中的重要组成部分。依据被动声呐方程,对潜艇与UUV的探测能力建模估算,得出UUV在与潜艇的对抗过程中,除了不能先发现安静型潜艇外,对其余类型潜艇均可以先敌发现。同时,对UUV规避潜艇开展运动建模,设计正交实验,对不同探测距离、不同UUV航速、不同转向时间、不同初始距离、不同潜艇航速和不同航行夹角下UUV与潜艇间相对距离随时间的变化情况进行了仿真计算。     

无人水下航行器声呐装备现状与发展趋势

无人水下航行器(UUV)已成为当今世界各国海军争相研究的热点,而各类声呐装备是UUV完成使命任务的重要手段。本文对国内外UUV声呐装备的技术现状进行详细阐述,对一些典型声呐装备的功能、性能指标做较全面的说明,并重点针对UUV声呐装备的关键技术与未来发展趋势进行分析与展望,为我国发展UUV声呐装备提供有益的思路和参考。     

适用于UUV的闭式循环热动力系统

锂/六氟化硫热源的能量密度很高,生成液体产物且体积小于消耗的锂的体积,航行中无需向外界排放。锂/六氟化硫在热管反应器中反应并将热量传给工质。热管反应器与汽轮机、斯特林发动机或布赖顿涡轮机结合可构成闭式循环动力系统,适合用于无人水下航行器(UUV)的动力。本文介绍了热管反应器的工作特性,以及闭式循环汽轮机动力系统、斯特林发动机动力系统和布赖顿涡轮机动力系统的组成,对系统的工作参数与循环效率进行分析。     

水下自航器用锂／二氧化锰电池组的散热处理

大型锂/二氧化锰电池组作为水下自航器的动力电源,以中高倍率电流工作时,会产生大量的废热,若不及时将废热传递至外界环境（海水）时,将对电池组的安全性产生恶劣影响。文中分析了锂/二氧化锰电池的热源和电池组的传热过程,并测量了电池的热功率,通过模拟电池组的废热功率探索了散热处理方法对电池组温度的影响。在水下自航器用锂/二氧化锰电池组设计时,采用综合散热处理方法能够合理控制电池组的温度,且有一定的温度冗余量。     

质子交换膜燃料电池在军事上的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有高能量转换效率、低温快速启动、低热辐射和低排放、运行噪声低和适应不同功率要求,能很好应用在军事设备上.国外对PEMFC用于陆地军事设备研究主要有三个方向:单兵作战动力电源(＜100 W)、移动电站(100 W-500 W)和军车动力驱动电源(500 W-10 kW);海军军事设备上应用分为海面舰艇辅助动力源、水下无人驾驶机器人电源和潜艇的驱动电源;空中军事应用主要用于无人驾驶飞机.最后认为随着PEMFC技术发展完善能广泛用于军事系统或装备.     

船舶并联式气电混合动力系统能量效率分析

为提高船舶系统能效,提出一种船舶并联式气电混合动力系统方案,在Simulink平台上建立系统的仿真模型。结合实例对蓄电池的储能效率进行分析,得到该系统在E3循环、不同功率比下天然气发动机的燃气消耗和电动机的效率,从部件效率、总能量效率和总能量效率提升率3个方面对系统能量效率进行研究。结果表明,该系统在转速100%、功率100%和转速91%、功率75%工况下机械推进模式能量效率高,在转速80%、功率50%工况下电力推进模式能量效率高,在转速63%、功率25%工况下大功率比并联推进模式和电力推进模式能量效率高。     

无人水下航行器外热源热机用无气体产生燃料

无人水下航行器(UUV)在军事领域正得到愈发广泛的应用,动力装置是其技术难点之一。无人水下航行器采用外热源热机,在续航力和航速上,都优于其他类型动力装置,且使用无气体产生燃料,可从根本上解决水下气体排放问题,提高航行隐蔽性,具有良好的军事应用前景。本文根据无人水下航行器的使用条件和技术要求,对适用于无人水下航行器外热源热机的无气体产生燃料进行了广泛考察,给出了可用于无人水下航行器外热源热机的无气体产生燃料和氧化剂的组合。     

UUV用锂二氧化锰电池

介绍了UUV用锂二氧化锰电池的工作原理,进行了放电性能试验及安全性试验。结果表明,锂二氧化锰电池具有高比能、长贮存寿命、免维护以及较好的安全性,是新一代UUV电源的理想选择。     

基于DSP的潜艇蓄电池分级恒流充电控制系统研究

为了兼顾效率和续航能力,目前大多数常规潜艇采用混合电力推进系统,即由柴油机等热机发电给蓄电池组充电的推进系统,因此潜艇蓄电池充电系统在混合电力推进系统中占据着重要的地位,关系到潜艇的安全与续航能力.本文提出了一种基于DSP的潜艇蓄电池分级恒流充电控制器的方案,分析了控制器硬件及软件的结构和功能,并在潜艇充电系统的模拟平台上进行了实验验证,结果表明控制器的性能良好.     

水下无人航行器电动力推进系统启动暂态过程建模与仿真

在水下无人航行器电动力推进系统研发过程中,推进电机的启动性能需要进行反复测试与验证,造成了研制周期长、成本高。针对这个问题,提出了一种利用计算机仿真技术对电动力推进系统启动性能进行测试与验证的方法,建立了电动力推进系统的数学模型并利用SIMULINK对电动力推进系统的启动暂态过程进行了仿真计算。仿真与实验结果证明：该模型可以替代电动力推进系统启动性能测试实验,达到缩短研制周期与降低成本的目的。     

Li／SF6热源在鱼雷和UUV推进系统中的应用

本文基于Li/SF_6燃烧反应的特点,简述了其作为热源在鱼雷和无人水下航行器(UUV)推进系统中的应用,论述了热管式反应器为UUV提供动力的特点和优势,并对国外学者有关Li/SF_6的毛细反应方面的研究情况作了介绍。     

内河多工况船机桨匹配优化设计

[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船?机?桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船?机?桨匹配优化设计.[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并...     

16300t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的模拟分析与优化

针对16300吨LNG燃料动力化学品船LNG气化冷能未加以利用的现状,本文在分析及评估原船废气余热及冷却水系统用能水平的基础上,综合考虑LNG冷能、主机废气和缸套冷却水的能量梯级利用,针对船舶对发电、海水淡化、冷库及空调等需求,以加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化及设置高低温冷库与空调系统等方式组合提出了四套综合能量利用系统方案。进一步利用Aspen HYSYS软件对该船原有能量利用系统与新方案进行了模拟分析,并从?效率及经济性两个方面对各方案进行了评估。结果表明,诸方案中以低温冷库+海水淡化+高温冷库+干燥舱系统方案经济性最好,所形成的新系统经优化后?效率可提高至67.16%,每年经济收益可达595.8万元。