潜艇垂直面舵桨联合操控仿真

为改善潜艇低速运动时的操控性能,潜艇上配置了辅助垂直推进器。分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的发射反力,利用Simulink软件建立潜艇水下运动模型,进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究。仿真结果与公开文献中发表的数据吻合,验证了方法的有效性。在此基础上加入辅助垂直推进器,潜艇垂直面舵桨联合操控仿真研究表明,表面潜艇垂直面的机动能力得到了较大改善。     

Investigation on transient dynamic behaviors of low-tension undersea cables

This paper presents a numerical analysis of the dynamic transient behaviors of undersea cables. In this numerical study, the governing equations based on Euler-Bernoulli beam theory are adopted, and they can satisfy many applications no matter what the magnitude of the cable tension is. The nonlinear coupled equations are solved by a popular central finite difference method, and the numerical results of transient behaviors are presented when several kinds of surrounding conditions, such as different towing speeds of surface vessel, different currents and waves with various frequencies and amplitudes, are exerted. Then a detailed comparison of the results, including the upper end tension and cable shape in time-domain, is made under the above external excitations, and finally the possible reasons for these are further explained.     

气体-固体粒子两相流理论及其应用

本文运用气体─固体粒子两相流理论，将流动视为气体和固体粒子伪流体的混合物的流动，对内破裂现象进行了理论研究，并给出了基于实验结果和考虑相容百分数的影响的固体粒子阻力系数公式。运用有限控制体积法进行了数值模拟计算，结果可信。这项研究还为多相流的传输、泥沙沉积现象等研究提供了理论和计算基础。     

深潜器等厚导管螺旋桨敞水性能计算分析

文章利用三维设计软件系统SolidWorks对No.37 Ka4-70导管螺旋桨进行了三维实体建模,并对某深潜器使用的No.37导管外形进行了等厚处理。利用计算流体力学软件Fluent对两组导管螺旋桨模型进行了敞水数值模拟,得到了导管螺旋桨的推力,扭矩及其效率,并与图谱数据对比,证明了文章数值方法的有效性。比较数据分析了No.37导管等厚变化对ROV推进性能的影响,总结了No.37 Ka4-70等厚导管螺旋桨的优缺点。     

母船垂荡运动下拖缆响应研究

基于弯矩平衡方程和有限元离散单元法建立拖缆离散动力学模型,通过对拖缆离散方程组线性化处理,将非线性动力学方程转化为关于求解角度的线性问题。设定缆绳初始形态,通过时间迭代对方程求解得到拖曳系统稳定运动形态。母船在海面会发生升沉运动,由于母船垂荡运动对水下拖缆的耦合影响,拖曳系统稳定形态受到破坏,拖缆受力发生改变,系统可能处于危险状态。考虑母船垂荡运动的耦合效应,通过MATLAB对拖曳系统进行仿真计算,得到拖缆的运动参数和受力响应情况,对拖曳系统在实际作业中提供参考。     

新型蓄能器浮标上浮运动水动力性能研究

基于深海大洋在地球气候系统中的重要作用,国际上陆续提出并实施了一系列以深海大洋为核心的重大研究计划,目前自沉式剖面浮标因具备高分辨率采样观测的能力,被广泛应用于对深海大洋环境的观测研究中。为了增大浮标在运动过程中体积变化范围,本文提出一种在普通APEX浮标上加装N_2蓄能器的改变浮标浮力的方式,给出其工作原理图,结合其工作环境推导出浮标匀速运动时的速度方程,得出普通浮标和氮气浮标上浮运过程中的瞬时加速度以及速度随时间的变化曲线,并比较分析蓄能器对浮标上浮运动的影响。     

A low-cost testbed of underwater mobile sensing network

Comprised by a swarm of acoustically linked and cooperative autonomous underwater vehicles (AUVs) with onboard sensors, an underwater mobile sensing network (UMSN) will be a complementary means to fixed observatory networks, e.g. seafloor observatory networks and moored buoy arrays. It has obvious advantages over a single large AUV in higher efficiency due to parallel observation, stronger robustness to vehicle failures and lower cost. Although an UMSN can be viewed as a counterpart of wireless mobile sensing networks for air and terrestrial applications, it is much more challenging due to poor performance of underwater acoustic communication, poor performance of underwater positioning and high degree of uncertainty in vehicle dynamics and underwater environment. In order to verify key technologies involved in an UMSN, e.g. cooperation of multi-AUVs based on acoustic communication, a low cost testbed has been developed for experimental study. The design of both hardware and software is introduced. Also the results of a functional test for verification of the effectiveness of the testbed are presented.     

潜艇低速运动时操纵控制仿真

潜艇垂直发射潜射导弹,将受到很大的发射反力,同时潜艇航速较低,引起舵效较差,从而使潜艇的操纵控制比较困难。本文分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的冲击载荷及其运动响应,利用Simulink软件建立潜艇水下运动仿真模型。在此基础上进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究,仿真结果与参考文献中发表的数据较为吻合,验证了该方法的有效性。     

一种小型水下滑翔机的设计和运动模拟

描述了一种小型水下滑翔机的设计和原理样机制造。与一般水下滑翔机不同的是,设计中将用于改变净浮力的水囊放置在该水下滑翔机的艏部。这样的设计能够为水下滑翔机滑翔姿态改变时提供正向力矩,减小系统调节时间。最后,建立原理样机的动力学方程并仿真模拟原理样机的下潜滑翔运动。仿真结果显示,水囊的布置确实能够减少水下滑翔机在姿态改变时的调节时间。