Time domain modeling and simulation of warship flooding process based on counter-flooding activities北大核心CSCD

[目的]实战损伤条件下,舰艇进水是舱室进水漫延与舰员抗沉行为相对抗的过程。现有的不沉性理论无法客观、全面评估抗沉干预对战损舰艇进水过程的影响,缺少从全时域的角度对战损舰艇进水过程开展预测的手段。[方法]首先,分析抗沉干预下舰艇破损进水的耦合关系,构建进水过程时域模型,进而给出数值求解算法;其次,结合案例分析抗沉干预要素对不沉性的影响,并开发可视化、交互式的仿真系统。[结果]通过仿真系统实现了进水过程与多种抗沉干预方式的综合评估,是对现有不沉性理论的有效补充。[结论]该成果不仅可帮助设计人员掌握抗沉设计方案对干预进水过程的有效性,指导舰艇抗沉能力的设计;还可应用于抗沉指挥决策的态势预报,具有较高的军事应用价值。     

舰艇抗沉过程的多智能体仿真模型

为了分析抗沉组织的抗沉效能,找出影响抗沉效能的关键环节,建立了抗沉过程仿真的多智能体模型.介绍了抗沉过程多智能体的构成以及各个智能体的功能;建立了基于专家系统的抗沉指挥中心智能体的推理模型;在建立单步液舱调整方案集生成算法的基础上,使用启发式规则和逼近理想解排序相结合的综合推理算法建立了液舱调整决策智能体的推理模型;使用时延Petri网对抗沉过程多智能体的仿真过程进行了建模,并通过船模仿真算例,分析了影响抗沉效能的关键环节.     

舰艇抗沉实时决策算法及监控仿真平台

针对目前舰艇的抗沉决策算法和软件还不能与各类监测信息、控制信息有效融合,造成"抗沉决策"和"抗沉实施"不能同步进行,进而大大降低抗沉指挥效率的问题,以及传统的舰体平衡推理速度较慢,不能根据进水态势和抗沉效果进行实时调整的问题,开展相关研究,有效解决这些问题。以抗沉任务的实施为驱动,设计能够与抗沉监控设备联动的实时决策算法;同时,设计并开发抗沉实时决策监控平台。测试和仿真结果表明,该平台的自动化程度更高,抗沉速度更快,是舰员开展抗沉指挥的重要手段。     

舰艇抗沉实时决策算法及监控仿真平台

针对目前舰艇的抗沉决策算法和软件还不能与各类监测信息、控制信息有效融合,造成"抗沉决策"和"抗沉实施"不能同步进行,进而大大降低抗沉指挥效率的问题,以及传统的舰体平衡推理速度较慢,不能根据进水态势和抗沉效果进行实时调整的问题,开展相关研究,有效解决这些问题。以抗沉任务的实施为驱动,设计能够与抗沉监控设备联动的实时决策算法;同时,设计并开发抗沉实时决策监控平台。测试和仿真结果表明,该平台的自动化程度更高,抗沉速度更快,是舰员开展抗沉指挥的重要手段。     

基于多智能体的舰艇消防虚拟仿真训练系统

为提升舰艇消防训练的全要素水平,迫切需要开展多战位协同的舰艇消防指挥训练.基于Gaia多智能体建模方法模拟消防训练的异步并发过程,构建消防虚拟仿真训练系统,充分模拟舰艇消防的组织体系和处置流程,使受训舰员在训练过程中进一步明确职责.通过实现由单人独立消防向多人协同消防的训练手段升级,有效提升了舰艇消防训练的效能,为舰艇消防战术指挥训练提供了一种新方式.     

破损舰船抗沉辅助决策系统研究

根据舰艇抗沉决策的特点,系统的建立了抗沉辅助决策的理论框架和模型,并形成了舰艇抗沉决策支持系统。探讨了抗沉决策中的限制进水蔓延与舰体平衡决策的逻辑并分别建立决策模型。把产生式专家系统的理论应用到抗沉决策支持系统中。运用VB编程建立抗沉决策支持系统,实现了舰艇的二维显示和舰艇抗沉的可视化操作。     

舰船破损进水过程的非线性横摇运动仿真

建立了大型舰船破损进水过程的横摇运动模型。该模型描述了破损进水运动和船舶横摇运动的耦合,并运用Runge-Kutta迭代方法对具有进水过程的横摇运动进行数值仿真,并探讨不同参数的影响,从而为舰船防沉抗沉提供理论依据。     

复杂电磁环境下舰艇编队装备体系作战效能评估研究

分析舰艇编队装备体系的概念和系统效能评估的主要方法,依据复杂电磁环境下舰艇编队装备体系特点,借鉴探索性建模与仿真分析思想,构建了复杂电磁环境下舰艇编队装备体系效能评估框架,讨论了基于探索性分析的舰艇编队装备体系作战效能评估过程。对评估中的关键技术进行了深入分析,提出了多分辨率装备体系结构模型、多层次指标体系及其基于作战过程的动态评估方法,为深入开展复杂电磁环境下舰艇编队装备体系作战效能评估研究提供了理论基础与技术途径。     

舰艇进水过程中的不沉性指标计算及实验研究

为了描述舰艇进水过程中的不沉性指标随时间的变化关系,文章首先建立了进水过程的姿态参数时域微分模型;然后,分析了国外提出的流量差值迭代法的不足之处,建立了基于“四阶龙格-库塔”的数值求解算法,分析了其求解的物理意义,并进行了船模实验验证。最后,以某船模为对象进行了进水过程中浮性和稳性指标的仿真计算,计算结果揭示了进水过程可能会比进水稳定平衡状态更加危险的现象。     

复杂电磁环境下舰艇编队装备体系作战效能评估研

分析舰艇编队装备体系的概念和系统效能评估的主要方法,依据复杂电磁环境下舰艇编队装备体系特点,借鉴探索性建模与仿真分析思想,构建了复杂电磁环境下舰艇编队装备体系效能评估框架,讨论了基于探索性分析的舰艇编队装备体系作战效能评估过程.对评估中的关键技术进行了深入分析,提出了多分辨率装备体系结构模型、多层次指标体系及其基于作战过程的动态评估方法,为深入开展复杂电磁环境下舰艇编队装备体系作战效能评估研究提供了理论基础与技术途径.     

舰艇编队情况判断仿真模型与方法研究

对舰艇编队情况判断仿真模型与方法进行了研究，并且利用计算机程序对海上舰艇编队情况判断进行了仿真。在此过程中我们引入了系统分析与建模的方法，最终解决了此问题。经过编程仿真检验，证明我们提出的模型和方法是正确的，这些模型和方法的舰艇编队作战指挥自动化系统中具有一定的实用价值。     

舰艇对空作战仿真训练系统中舰炮毁伤效果判定与仿真磁

舰炮毁伤效果判定与仿真是舰艇对空作战系统仿真训练的重要组成部分,它实现了目标对舰炮毁伤效果的反馈,可为作战指挥人员进行作战指挥决策提供目标毁伤信息,为仿真训练职手提供更为真实的仿真训练环境。在简要分析舰艇对空作战仿真训练系统的基础上,重点讨论了基于毁伤概率表及基于碰撞检测的舰炮毁伤判定方法,并简述了对目标毁伤效果的仿真过程。     

潜艇抗沉辅助决策系统研究

潜艇抗沉辅助决策系统是提高潜艇损管指挥效能的有效途径。根据潜艇不沉性理论,结合潜艇不沉性的数学模型,针对潜艇水上和水下发生破损情况,建立辅助决策模型,给出了包括浮态、稳性、破损舱室灌注时间等信息的计算方法。基于潜艇水下抗沉要求,提出了高压气使用的优选方案和平衡艇体步骤,对潜艇抗沉训练、战场抢修和生命力保障提供了信息支持。     

大型舰艇编队通信指挥决策方案效能评估

为了对大型舰艇编队通信指挥决策方案的效能进行评估,建立了一套通信指挥决策方案效能评估的指标体系,采用基于层次分析和模糊综合评判的方法对大型舰艇编队通信指挥决策方案的效能进行了评估.分析结果表明,该指标体系和评估方法能够快速直观地反映通信指挥决策方案在某一任务环境下的综合效能并对多个方案进行优选.     

防泥沙VLCC压载水舱浑水水力模型试验研究

针对一款新型防泥沙VLCC压载舱设计方案开展浑水水力模型试验,重点研究了不同进水含沙粒径、不同含沙量、不同进水流量和不同进水模式对其沉沙效能的影响。经验证,该设计方案具有一定的防泥沙效能,且沉沙率受进水含沙的粒径级配影响较大,而受一定范围内含沙量的影响相对较小,较低的进水流量和间歇式进水模式有助于提高沉沙效能。     

潜艇动力抗沉性能评估研究

在分析影响潜艇动力抗沉的各个因素基础上提出了潜艇动力挽回的判断依据和性能评估方法。将潜艇垂直面操纵性运动方程、破损舱进水方程和压载水舱排水方程联立构成潜艇动力抗沉运动方程，数值计算了某潜艇不同初始航速、初始潜深和破口面积条件下采取动力抗沉措施后艇的运动，并绘制该潜艇动力抗沉性能曲线图。     

G2在作战指挥控制流程建模仿真中的应用研究

作战指挥控制流程是影响军队作战效能的重要因素。从作战指挥控制流程的特点出发,描述了一个应用G2软件建立指挥控制流程仿真模型的方法,对比介绍了几种现有的流程建模方法。利用G2/ReThink对描述的指挥控制流程进行建模和仿真,并简要开发了一个防空指挥控制流程仿真模型。通过对作战指挥控制流程的仿真,为流程的优化和改进提供了决策支持。     

舰艇编队通信网络仿真系统

舰艇编队通信网络是实现战场前沿态势感知数据和指挥控制数据传输的主要通道,在舰艇编队组网试验中,存在真实兵力组网协调困难、实战通信设备长期暴露工作容易泄密等问题。本文论述通过构建网络仿真系统进行舰艇编队通信试验的方法,详细分析仿真系统的构建思想和各功能层的设计方法,对系统实现过程中涉及到的基于组合的仿真模型构建、仿真模型动态驱动及通信信道建模等关键问题进行详细设计。最后通过一个典型的舰艇编队通信网络试验,对模型和方法的可行性和有效性进行充分的仿真验证。文中涉及的体系结构已成功地应用在某鉴定试验上,并取得了较好的试验效果。     

舰艇特殊进水过程的流量差值迭代算法研究

目前,在进行静水情况下的破损舰艇进水过程中的姿态计算时,通常使用流量差值迭代算法。然而,该算法的使用有一定的局限性。对于存在进满水舱室的特殊进水过程,破口流线的伯努利方程将发生改变,这导致了不能使用目前的迭代公式进行计算。因此,本文以该特殊的进水过程为对象,在对流线伯努利方程修正的基础上,利用隐函数求导模型和克莱姆法则,对此时的流量差值迭代算法进行了建模,并对该算法进行了船模实验验证。最后,针对某船的进水过程进行了仿真计算,横倾角时域变化曲线上的不连续点直观地表明了流量差值迭代算法的改变对进水过程仿真计算的影响。     

无人机前置协同舰艇编队实现海战场的指挥控制

分析了海上作战指挥控制存在的问题,阐述了无人机及其配套设备发展现状,分析了无人机前置协同舰艇编队海上作战的可行性和作战效能。通过对比分析得出利用无人机前置协同舰艇编队作战有助于扩大警戒探测范围,提高海上舰艇编队的作战指挥效能,实现对大范围海战场有效的指挥控制。