基于远场等效磁矩的潜艇磁防护技术

从控制潜艇磁性的源头出发,根据潜艇高空磁场与磁偶极子磁场的等效性,以及磁偶极子磁场与电流环磁场分布的一致性,提出一种基于远场等效磁矩的磁防护方法。通过布设简单补偿绕组,直接补偿潜艇等效磁矩,从而降低潜艇远场磁场。仿真实验结果表明,该方法可有效降低潜艇的远场磁场,提高潜艇对抗航空磁探的能力,为实际潜艇的远场磁防护提供了一种新的思路和技术手段。     

潜艇空间磁场的建模分析与运用

反潜巡逻机使用磁探仪搜索潜艇是有效的搜潜手段之一。论文通过分析引起潜艇空间磁异常的机理和潜艇磁场的模拟方法,建立了椭球体和磁偶极子阵列的混合模型,利用实测数据对潜艇的空间磁场分布特性进行仿真计算分析,得出磁探仪在不同高度探测到的潜艇空间磁场强度分布情况,进一步确定了磁探仪的作用距离。     

基于有限元法的潜艇磁场模型适用条件分析

潜艇磁偶极子模型和椭球体模型是目前应用最广泛的潜艇磁场模型,但是对于磁偶极子模型和椭球体模型的适用条件缺乏定量研究。利用有限元法计算得到的潜艇空间磁场近似表达实际磁场,通过与椭球体模型和磁偶极子模型的仿真比较,对2种模型的适用条件进行定量研究。     

基于磁偶极子等效的潜艇空间磁场分布

潜艇空间磁场分布规律是磁性防护的基础,在磁偶极子等效的基础上,对潜艇磁偶极子等效的变迁规律进行了分析,提出了潜艇远场磁场分布的全空间一致性。实验结果验证了潜艇磁场等效变迁规律的正确性,表明潜艇整个空间的远场磁场可以用同一个磁偶极子的磁场等效,为潜艇空间磁场的深入分析和高空磁性评估与防护奠定了基础。     

潜艇磁矩对反潜直升机磁探宽度的影响

通过潜艇磁场的偶极子模型和直升机磁异探测模型建立了潜艇的磁异场模型,然后依据文中所提出的磁异强度指标曲线确定了直升机的磁异探测宽度,在此基础上对潜艇磁矩与反潜直升机磁探宽度的关系进行了仿真分析。大量仿真结果表明,潜艇磁矩对磁探仪探测宽度的影响较大,随着潜艇磁矩的减小磁探仪的探测宽度快速减小,当潜艇磁矩减小为原来的0.3倍时,探测宽度减小一半。同时反潜机航向对磁异探测宽度随潜艇磁矩变化关系的影响在东西航向上达到最大。另外,在对潜艇磁矩对磁探仪探测宽度的影响近似估计时,可采用偶极子磁场的最小探测宽度模型进行计算。     

一种基于磁偶极子模型的铁磁体近场计算方法

为计算铁磁体的感应磁场,在普通磁偶极子模型的基础上,结合微元的思想,研究了微元磁偶极子模型的计算方法,推导出了空间任一点感应磁场值的精确表达式.弥补了普通磁偶极子模型不能精确计算近场源点磁场的不足.分别用普通磁偶极子模型和微元磁偶极子模型计算了圆柱形铁磁体的感应磁场,结果表明,微元磁偶极子模型计算感应磁场精确度较高,可应用于工程实际.     

运动平台磁体感应磁场建模研究

文章建立了运动平台磁体感应磁场的磁偶极子模型,通过数据拟合得到磁偶极子模型系数。将模型计算结果与数值计算结果相比较进行误差分析,验证了磁偶极子模型描述磁体远场区磁场的准确性。     

仿真潜艇航向对规避航空磁探仪搜索的影响

利用蒙特卡罗法仿真潜艇航向对规避航空磁探仪搜索的影响,为实际潜艇规避过程提供理论指导。首先分析航空磁探仪所测磁异常信号的表达式,然后将潜艇作为一个具有三轴磁矩的磁偶极子,并考虑其航向及地磁倾角等因素,根据理论分析得出以潜艇为中心的直角坐标系下的磁场表达式,在此基础上建立航空磁探仪搜潜的数学模型。最后利用蒙特卡罗法对潜艇不同航向时被航空磁探仪搜索到的概率进行仿真。仿真结果表明潜艇在规避磁探仪搜索时应尽量东西向航行。     

潜艇防磁探能力评估方法研究

针对常用的测量设备难以获取潜艇高空磁场梯度的缺陷,提出了以磁偶极子磁场梯度模型换算潜艇高空磁场梯度的方法.针对潜艇防磁探能力难以量化的问题,采用磁异常梯度极大值、磁异常面积作为评估防磁探能力指标.经过仿真表明所提出的方法和指标有效,对我国潜艇防磁探能力评估方法的研究将具有重要参考价值.     

潜艇应力导致的磁场变化及其对空中磁探的影响

潜艇壳体受水压作用导致潜艇磁场的变化属于铁磁质磁致伸缩的逆效应,而不同的潜航深度对潜艇磁场造成的影响也会不同。本文在归纳分析了铁磁学中磁力耦合理论知识的基础上,用气体膨胀力代替海水外压力设计了潜艇模型在不同航向上的升降压试验,并基于面磁荷模拟法,建立了潜艇模型对抗空中磁探潜的数学模型,对潜艇模型在各压力状态下的磁场进行空间延拓,定量分析了磁场随压强的变化规律。研究结果表明:不同磁化状态下相同应力对潜艇模型磁场的影响显著不同;在模拟对抗空中磁探潜时,考虑潜深改变导致的潜艇模型磁场变化有重要意义。     

潜艇磁场仿真计算技术应用研究

为评估潜艇防御水雷及高空磁探的能力,必须掌握潜艇水下各深度平面和高空磁场的分布规律。采用测量的方法来获得全部的数据相对困难,通过测量潜艇某一特定条件下的数据,再借助磁场仿真建模计算,从而能准确地分析并掌握潜艇磁场空间分布特性。     

鱼雷电磁引信辐射装置合成场的建模与仿真

针对由四个棒形辐射器组合成的鱼雷电磁引信辐射装置合成场的计算问题,论文从磁偶极子场的数学模型出发,将单个棒形辐射器等效成磁偶极子,给出了磁矩分量的表达式,通过对各磁矩分量产生的辐射场进行分解与叠加,最终推导出了鱼雷电磁引信辐射装置合成场的数学模型.仿真结果表明,当α(≤)30°时,对称配置的辐射装置可以等效为磁矩方向与鱼雷纵轴重合的磁偶极子模型.     

沿任意方向运动的磁偶极子感应电场特性

磁偶极子是磁理论研究最基本的磁单元。根据相对论电磁变换推导了单个磁偶极子沿任意方向匀速运动时产生的感应电场三分量的计算公式,并通过坐标变换,得到了感应电场在惯性系中的空间分布,解决了由高斯定理只能计算沿极矩方向运动的磁偶极子感应电场的缺陷。利用Matlab语言进行仿真,直观展示了沿任意方向运动的磁偶极子感应电场分布特征,并画出了感应电场的电力线分布,分析了感应电场随着磁偶极子运动方向与极矩方向间夹角的变化而变化的规律,为通过磁偶极子拟合磁性物体的磁场分布从而研究其感应电场提供了参考。     

潜艇磁化场的有限元方法研究

准确获取地磁场数据是水下地磁导航研究的难点之一。只有掌握了潜艇磁化磁场特性,才能提供正确和可行的消除磁场干扰的方法,并最终获得真实的磁场数据。文章以潜艇坐标系为参考系,建立潜艇磁场方程和边界条件,并采用有限元方法进行了分析和计算。首先研究了只有X方向磁场作用时,潜艇某截面的磁场分布,绘出某直线上磁场各分量的曲线,得到了外界磁场与潜艇磁场之间的线性关系。接着,分别研究了只有Y,Z方向磁场作用的情形,得到类似结论。     

潜艇磁场建模方法的分析与比较

对潜艇进行磁探仪探测,需了解潜艇的磁特性模型.潜艇磁性物质分布复杂,直接用解析方法求解其磁场相当困难.经过近几十年的发展,目前已经得到了多种有效的潜艇磁场建模方法.本文分析了目前潜艇磁场建模的几种方法,对各种方法的基本原理进行阐述,并对其适用范围进行分析.最后对潜艇磁场数学模型的选择进行了说明.     

舰船交变电偶极子模型产生的交变磁场计算

在静态磁偶极子模型发展之后,交变磁偶极子和交变电偶极子模型也得到了发展。本文以舰艇典型磁场源包括腐蚀电流、防腐电流以及电流泄漏为基础,分析交变水平和垂直电偶极子模型在三层浅海模型中交变磁场传播规律。从结果可知,对于海水深度一定,磁场随着测线深度的增加而减小;对于一定深度的场点且测点不变,海水深度越浅,海床的影响越大。当海水深度大于源与场点深度的3倍以上时,海水深度对偶极子产生的磁场基本没有影响,离源点较远时磁场分布差别不大,而且磁场幅值随着频率的增加而减小。     

潜艇空间磁场测量计算新方法的研究

由于舰船磁场测量计算受测量场地的水深、磁传感器的布设数量、排列方式、以及建模所选磁模拟体个数等因素的影响,所以引入一种潜艇磁场测量计算新方法。以磁模拟混和体作为仿真模型,经过仿真和实测验证,证明此方法的准确性和实用性。它在磁场测量时与测量点分布、位置无关,这对提高船体磁场测量效率和精度有重要意义,在工程上有广阔的应用前景。     

基于磁体模拟法的潜艇磁矩分离数学模型

磁体模拟法是用若干具有特定磁矩的磁源所产生的磁场来模拟舰船磁场,对于舰船消磁系统,可以构造一些特定磁源,使其产生与舰船磁场大小相等、方向相反的磁场,通过对这些磁源的补偿作用,就能抵消掉舰船的感应磁场,从而达到消磁目的.经过仿真验证,证实了磁矩分离数学模型的准确性,因此可根据此数学模型分离出的感应磁矩来调整消磁绕组的位置,计算消磁绕组电流,就可使舰船磁矩得到抵消,从源头上对舰船磁场进行控制.     

一种基于遗传优化算法的潜艇高空磁场换算方法

研究潜艇的高空磁特征分布是评估潜艇磁防护能力的重要前提。为了综合分析潜艇的高空磁特征分布,基于潜艇上方近场测量数据,采用磁体模拟法建立了潜艇磁场模型。针对磁体的个数及位置常依赖于人为经验的弊端,分别建立了以磁体位置和个数为未知量的优化模型,并采用全局优化能力强、稳定性好的遗传算法对优化模型进行了求解。仿真实验测试了该方法的有效性,并分析了实际测量误差对模型稳定性的影响。结果表明,该方法建模稳定性好、精度高,是一种有效的高空磁场分析方法,有一定的工程实用价值。     

铁磁体感应磁场随磁测坐标的变化规律

铁磁体在外磁场的磁化作用下会产生感应磁场。外磁场为弱磁场时,铁磁物体磁矩与外磁场成正比。本文以圆柱体为例,计算了地磁场作用下,铁磁体产生的磁矩,并分析了特定尺寸铁磁体产生的感应磁场随磁测坐标的变化规律。