常规潜艇计算机辅助设计的数学型线生成

本文是计算机辅助常规潜艇数学型线生成的一次尝试性的研究。分析常规潜艇外型特点,参考水面船舶的船体数学型线的生成方法,给出一种描述常规潜艇外型及型线生成的方法。应用三次样条函数表示潜艇横剖线,给出数值、图形交互方式设计潜艇横剖线的计算机设计方法。应用样条理论建立纵向函数并根据需要加以光顺,从而实现潜艇外型的数学表达。应用本文提供的方法和程序,设计者可以通过选择控制横剖面及其参数,得到所要求的线型。     

减小常规潜艇排水量的技术途径分析

潜艇排水量大小与其总体性能密切相关,随着潜艇技术的发展,存在潜艇排水量不断增加而导致其总体性能降低的问题。为提升潜艇的综合作战能力,需有效控制排水量。德国212A型和俄罗斯"拉达"级等世界先进常规潜艇的排水量及其变化趋势分析结果表明,当今具代表性的世界先进常规潜艇的正常排水量约为1 500～1 700 t;通过对组成常规潜艇排水量的载荷进行分解分类,分析了各类载荷占常规潜艇排水量的比例(载荷系数),得出常规潜艇排水量的载荷权重(结构重量约占40%,动力装置约占20%～30%)。通过对影响潜艇排水量的主要因素的分析,提出以总体优化设计技术为手段,以动力装置和船体结构为重点的排水量控制途径。     

潜艇改装重量重心快速调整与控制方法

针对潜艇改装过程中重量重心调整与控制难度大、自动化程度不高等现状,开展基于参数化的重量重心快速调整方法研究。以Matlab软件为基础,建立改装问题数学模型,针对改装过程中只增减压铁和增减压铁同时移动压铁2种重量重心调整方法,建立最优解算法,实现计算机自动快速调整压铁来控制重量重心。通过模拟实艇改装过程中的重量重心调整计算,可大大提高潜艇改装过程重量重心调整与控制的参数化、自动化、智能化的水平。     

基于U-212潜艇的第5代非核动力潜艇初步设计

提出了斯特林发动机以其在潜艇AIP装置上的综合性能优势,将是第5代非核动力潜艇动力装置的首要选择。以德国U-212级潜艇为设计原型,对使用斯特林发动机的第5代非核动力潜艇进行初步设计,通过估算,得到了潜艇动力装置功率与潜艇排水量、航速之间的关系,给出了在不同潜艇排水量下的动力装置需求功率、最大水下航速、经济航速、续航力等技战术参数。     

圆舭型快艇报价方案主参数选定—微机辅助计算

本文提出了在方案设计中确定圆舭型快艇(Fn=0.45～0.86)各要素的计算程序。对收集到的20余艘船模试验和40几艘实船重量资料进行了回归分析,组成了EHP/(0.1L)~(3.5)～V/L~(1/2)～V/△1/3和各分项重量的曲线图,通过计算机可算出准确的排水量、主尺度,有效马力、和各项重量等等。     

基于改进Jackson船型的潜艇外形多学科设计优化

采用改进的Jackson潜艇线型控制方程,建立了潜艇船型的数学船型,在不影响船型描述的基础上,减少了设计参数。进而以流噪声最小、粘滞阻力最小和容积最大为目标,研究了潜艇外形设计的多学科优化。对SUBOFF潜艇模型优化的结果,使得容积增大5.81%,表面积增大4.39%,阻力系数减小5.556%,转捩区噪声减小7.46%,阻力减小1.36%,为改进设计提供了参考。     

水面舰船研制过程中重量重心控制方法

舰船研制过程中的重量重心控制是关系舰船在全寿期内能否保持舰船基本生存能力特性(稳性、不沉性)的重要问题。介绍了国内外舰船设计过程中排水量极限和重心高极限、排水量及重心高储备设计、各阶段重量重心计算细致度、减重优化设计等控制方法,通过分析舰船建造和使用中的重量重心控制现状和控制方法,提出了水面舰船研制中建立完整的重量重心控制体系,在总体顶层、系统设计、建造、管理等方面的重量重心控制措施和储备设计方法。     

多学科设计优化方法在潜艇概念设计中的应用研究

多学科设计优化方法(MDO)是从航空领域兴起的一种针对复杂工程优化设计的有效求解方法.该文针对潜艇设计的复杂性特点,探索MDO在潜艇概念设计中的应用.首先,文中建立了包括水动力、推进、重量、性能和成本共5个学科分析在内的数学模型,然后采用MDO方法--协同优化方法(CO),对同时包含连续设计变量和离散设计变量的潜艇系统,进行了以最小化建造成本为目标的多学科设计优化,获得了优化结果.结果表明:相对于传统设计方法,分布式、并行的协同优化方法CO更适合潜艇系统的设计.     

潜艇出水稳性研究

本文通过对潜艇出水容积曲线和出水容积积分曲线的研究,分析了潜艇在出水过程中的受力情况和运动状态,建立了潜艇上层建筑非水密容积内水的流量方程式及其近似解法,并在此基础上推导出潜艇出水稳性的表达式,从而在理论上和计算方法上解决了潜艇出水稳性的计算问题。     

中小型拖船主尺度及排水量的确定

根据拖船的设计特点,提出了一种确定主尺度和排水量的方法。首先介绍拖船的设计特点,并在此基础上分析影响主尺度及排水量确定的主机功率、主尺度、空船重量、稳性等因素,其次对船长、吃水、型深、船宽等进行计算并确定,最后估算各部分重量及排水量,以及校核性能,最终确定初步设计。此方法经实船应用,各项技术指标均符合设计要求。     

潜艇导弹包型线优化设计研究

潜艇导弹包的外形对潜艇各种航行性能都有重要影响,各个国家对潜艇导弹包的外形设计都非常重视。本文以SUBOFF潜艇为母型,首先对导弹包进行参数化,基于CFD技术与iSIGHT优化平台,运用试验设计方法创建计算样本,然后引入响应面技术构造潜体总阻力与导弹包参变量之间的近似函数,并在此基础上采用现代优化算法,以总阻力最小为优化目标寻优,确定最优点设计参数,同时分析了阻力随各设计参数变化的规律。     

数学艇型建模研究

潜艇型线设计对于潜艇的总体性能非常重要。本文通过建立数学艇型,将潜艇总体设计中的设计参数与形状参数联系起来,不仅实现了型线设计的自动循环,还打通了型线设计与总体方案之间的瓶颈,实现多方案自动生成,为总体方案的优选奠定基础。为验证本文中数学艇型生成方法的有效性,采用SUBOFF参数为背景,对数学艇型自动生成系列模型进行演算。     

遗传算法优化的RBF神经网络确定潜艇排水量和主尺度

潜艇设计中，排水量和主尺度的确定是潜艇概念设计中最重要的一环。提出应用遗传算法训练径向基函数神经网络的方法，计算常规潜艇的排水量和主尺度。实验结果表明此方法训练效率高、精度高具有全局搜索能力。     

美海军潜艇设计中下一个里程碑

过去30年，美国潜艇设计的主要驱动力是推进系统尺寸和重量要求。差不多一半潜艇的体积和尺度是由推进装置的设计方案确定，这限制了平台其余部分的利用，美国已开发出一种空间反应堆动力系统设计方案，为适用于所要求的轻型大功率系统，采用了新技术。将压水反应堆设计与以现行空间反应堆动力系统为基础的推进系统作出概念评估比较，表明潜艇的尺度和排水量的节省存在巨大潜力，会大大节省费有,租不会失去任何使命功能，潜艇若采用空间反应堆动力系统技术，将会带来相当大的设计灵活性，很可能使潜艇设计导向下一个里程碑。     

载人潜水器概念设计中的总体多学科设计模型及分析

介绍了大深度载人潜器概念设计中总体多学科设计模型的建模方法和过程,并开发了总体设计集成程序(Concept Design of Deep Manned Submersible,CDMS),采用7000m载人潜器的设计数据对其进行了测试,验证该模型是可靠的,可用于载人潜器的性能分析和多学科优化设计中。此外,以7000m载人潜器为例,对潜器的重量/浮容积特性进行了分析,讨论了几个主要设计参数对潜器重量/浮容积性能的影响,获得了一些有价值的结论,可供同类型载人潜器总体设计时参考。     

潜艇泵控液压缸操舵伺服系统动态分析与仿真

本文对潜艇操舵伺服系统和各主要组成单元首次建立了数学模型，并运用控制理论和计算机Ｃ语言编程仿真对系统进行频率响应、瞬态响应及动态精度分析。界定本操舵伺服系统稳定的条件，同时确定了系统的误差和各项动态性能指标，并研究动压阻尼校正手段及其参数对系统的影响，为潜艇液压操舵系统的设计，试验和使用打下良好的理论基础。     

基于斯特林发动机的第5代非核动力潜艇方案设计

对于使用斯特林发动机的第5代非核动力潜艇,研究了不同排水量下的潜艇设计方案,得到了水下最大航速、水下经济航速、水下低噪声航速、水下不间断续航力、斯特林发动机需求功率等主要技战术性能指标之间的关系,并对不同水下排水量的潜艇设计方案进行了比较。本文对于使用斯特林发动机用于第5代非核动力潜艇设计具有参考价值。     

潜艇结构快速设计研究

介绍了采用Sysware平台对潜艇结构快速设计模块的设计与开发.主要介绍采用参数化的设计界面利用规范计算公式、迁移矩阵法计算程序及板架与刚架的计算程序对潜艇基本结构实施快速优化设计及计算报告的快速替换.本快速设计模块,输入方便直观、前后处理功能强、计算正确、快速、实用,为实施潜艇结构快速设计方案,提供了强有力计算工具.     

纵横加筋圆柱壳结构的多目标优化设计

随着潜艇下潜深度的不断增加和高强度钢材的使用以及壳体上开孔的增多，大直径环肋圆柱壳的纵向刚度不足的问题逐渐凸现出来，而纵横加筋的结构形式不失为一种有效、实用的解决方案。本文以大的容积重量比为目标，采用多目标分层序列优化法和遗传算法对纵横加筋圆柱壳进行优化分析，并以matlab为平台开发出了相应的程序，运用程序系统进行了系列多目标优化设计数值分析，得出了若干有益的结论。同时，本文开发的程序系统亦可供工程设计使用。     

SWATH船型的耐波性研究

本文采用理论和试验的方法对一艘排水量为400吨的SWATH船的耐波性能进行了讨论,建立了SWATH船型的耐波性理论计算程序,并介绍了该船型的耐波性试验方法。计算的结果能与试验的结果很好吻合。本文提供的方法和数据可供设计参考使用。