海洋环境电导率对舰船水下电场特性的影响

利用直流电偶极子阵列模型和时谐电偶极子分别计算了舰船稳恒电场和轴频电场随海洋环境电导率的变化情况。结果表明,舰船电场随着海水电导率增大而减小,低电导率海水的电场幅度要明显高于高电导率海水。高阻海床对电流具有排斥作用,导致深海环境下舰船电场水平分量要小于浅海环境下电场水平分量,垂直分量则大于浅海环境下垂直分量,并且水平分量幅度随着海床电导率的增大而减小,垂直分量幅度随海床电导率的增大而增大。因此,对实测数据进行处理时,必须考虑海洋环境电导率参数,采用空气—海水—海床3层模型研究舰船电场分布。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1 ～7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号.目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布.本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析.结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导.     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1~7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号。目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布。本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析。结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导。     

海水分层对水平电偶极子产生电场的影响分析

根据实测海水电导率数据将海水分层,浅海环境模型可等效为空气-3层海水-海床模型。本文基于水平电偶极子电场数学模型,对水平电偶极子在海水分层情况下电场进行仿真计算,并与均匀海水模型中电场进行对比分析。从结果可知,海水分层时电场幅值大于海水均匀时电场幅值,曲线形态一致,电场x分量最大值位置未变,电场z分量最大值位置稍微外移;随着偶极子源深度越深,海水分层对电场幅值影响越大,在海水深度51.2 m,源深度40 m情况下,海水均匀和分层2种模型下电场x分量计算偏差达到13.0%。     

基于时谐电偶极子模型的交变磁场定位技术

为解决现有舰船磁定位精度不高的问题,提出基于水平电偶极子模型的交变磁场定位技术研究,利用电性源产生交变磁场信号,以浅海空气—海水—海床3层界面电偶极子模型为正演求解模型,针对实际舰船磁性检测中所得磁场信息的局部性而引起反演模型病态不适定问题,应用Powell局部搜索优化算法反演求解模型定位参数,从而实现偶极子源位置的实时解算。通过实验室水池电偶极子源实验对定位的结果进行验证,结果表明,该方法定位精度高,并且稳定可靠。     

运动多桨舰船在浅海中的轴频电磁场计算及仿真

以时谐电磁场麦克斯韦方程组及多层媒介条件为基础,引入了电磁场相对性原理及洛仑兹时空变换公式,推导了运动垂直时谐电偶极子在n层均匀、线性、各相同性导电介质中的电磁场分布计算公式。该公式可用来对不同情况下浅海中电磁场进行建模。最后,以浅海中多桨推进运行舰船为仿真对象,建立了浅海条件下三层媒介模型,对运动舰船产生的轴频电磁场进行仿真计算,仿真结果表明了论文推导的计算方法的有效性。     

舰船轴频电场衰减规律的实验验证

舰船电场的轴频信号分布在1～7 Hz,且存在明显的谐波成分,因此其在浅海环境中能传播较远距离,从而成为舰船的特征信号之一。本文基于时谐电偶极子模型,在海上测试了电场信号源的衰减规律。通过对试验数据的分析可知,水深为16 m时,1.06 Hz,1.94 Hz以及3.22 Hz交变电场纵向分量在海底平面沿纵向随距离分别呈1.91次方、1.91次方和1.88次方衰减,很好地验证了理论数值计算的正确性。     

基于时谐电偶极子模型的舰船轴频电场衰减规律研究

由于舰船轴频电场在浅海环境下传播距离较远,因此成为舰船探测的特征信号源。本文基于时谐电偶极子模型,通过数值仿真对舰船轴频电场衰减规律进行研究。结果表明,海底平面上,舰船轴频电场纵向分量随距离的衰减速率要小于横向分量,轴频电场沿横向的衰减速率要大于其沿纵向衰减速率。17 Hz频段内,轴频电场衰减受信号频率影响较小。海底平面上,轴频电场衰减速率随着海床电导率增大而明显增大。     

深海中垂直静态电偶极子电位及电场分析

通过建立电场在深海环境下的空气-海水两层模型,采用镜像法,得到深海模型中垂直静态电偶极子的电位和电场分布解析表达式,在此基础上,进行电位和三分量电场仿真计算,分析了两层模型下垂直静态电偶极子的电位、电场强度的分布特性,得到它们随海水深度变化的规律。     

基于两个特殊电场平面的目标定位技术

针对水下目标物理特性被人为削弱或消除所造成的目标定位困难的问题,根据求解的混合电偶极子在海水中的电场分布的解析表达式,从理论上证明混合电偶极子的电场分布中两个具有重要实际意义的电场平面的客观存在,即电场垂直分量的过零面以及电场水平分量的极值面;并采用电磁场有限元分析软件Ansoft进行仿真,仿真结果与理论推导结果吻合,表明两个特殊平面的理论推导是正确的,可为利用这两个特殊电场实现目标定位奠定基础。