姿态变化对舰船感应磁性的影响

基于弱磁环境下铁磁质的磁化规律,利用舰船姿态变化模型和国际地磁参考场模型,研究不同磁航向情况下,横摇角、纵摇角和偏航角对舰船感应磁性各分量的影响。仿真分析表明,在地磁坐标系中,舰船的各个感应磁性分量除了受磁航向影响之外,还受横摇角、纵摇角和偏航角的调制作用,其中,横摇角的作用最为显著,使得相应磁性产生与横摇频率相同的变化;纵摇角的作用次之,偏航角的作用最小。     

舰船姿态坐标变换及稳定补偿分析

分析了现有舰船姿态坐标变换的方法及其存在的不足.结合舰船平台罗经测量舰船姿态的原理,明确指出虽然舰船姿态变化是随机的,但是平台罗经测出的舰船姿态是按照一定顺序进行的,由地理坐标系(惯性坐标系)到舰船甲板坐标系的坐标转换必须按照航向--横摇--纵摇的顺序进行;而由舰船甲板坐标系到地理坐标系的坐标变换必须按照纵摇--横摇--航向的顺序进行,并推导建立了舰船姿态变换方程,为舰船稳定平台及舰船姿态补偿的实现提供了理论依据.该研究成果也可在航空航天、天文及控制领域推广应用.     

舰船消磁实验载具的设计与分析

为了克服传统舰船消磁实验的不足,实现测磁过程的动态性,提高数据采集的效率,提出一种适用于舰船消磁实验的载具。依据感应磁场与舰船航向及姿态变化关系,完成载具的结构设计,并对其动力学特性进行研究。结果反映载具受力与运动的真实情况,验证了载具的工作性能,满足舰船消磁实验的要求。     

舰船垂向感应磁场精确测量技术

[目的]为了实现舰船垂向感应磁场的精确检测分析,提出一种联合采用数值分析法和地磁场模拟线圈法的新检测方法。[方法]采用数值分析法对模拟线圈的电流进行整定,利用整定后的模拟线圈产生的垂向模拟磁场检测舰船垂向感应磁场。构建模拟实验系统,并在一艘磁性船模上进行检测实验。[结果]结果表明,船模垂向感应磁场的检测值与标准值之间的差别小于4%。[结论]研究证实联合采用数值分析法和地磁场模拟线圈法可精确检测舰船垂向感应磁场,具有实际应用价值。     

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.     

弱磁作用下对铁磁性物体感应磁场的理论分析

本文在不考虑铁磁性物体剩磁影响的情况下,对铁磁性物体的感应磁场进行了理论分析,指出在弱磁作用下,铁磁性物体磁矩与外磁场成线性比例关系,通过对铁磁性物体去磁系数的研究,对比例系数进行了计算。     

一种应用于多重干扰领域新型定位方法

在不需要舰载定位装置的情况下,舰船磁定位方法已能定位大海中航行的舰船。针对磁定位中磁场信号的变化严重依赖于潮汐深度、舰船和传感器阵列的相对位置2个因素的问题,本文将潮汐变化、舰船和传感器阵列的相对位置2个重要影响因素纳入到舰船磁场信号模拟模型中,根据舰船磁场测量数据定位舰船踪迹,并且不需要舰船上人与装置的大量合作。试验表明,该方法可行性强,定位精度高,具有一定的工程实用价值。     

舱内电气设备对舰船感应磁场的影响研究

舰船机舱内部装有大量电气设备,由电磁产生的原理可知,电气设备中的线圈会因通电产生特定磁场,从而也会对舰船感应磁场产生影响。针对舰船模型在简化时因磁屏蔽效应存在常常忽略电气设备通电产生的磁场这一问题,采用数值分析方法,以某驱逐舰为研究对象,考虑电气设备产生磁场的部位为通电线圈,因此对舰船机舱内部的某电气设备简化为通电线圈。通过分析机舱内部电气设备在舰船磁导率、船体厚度的作用下,得出电气设备对舰船感应磁场的影响规律。结果表明,对于低磁导率、低厚度的舰船在进行感应磁场计算时,舰船内部电气设备在简化建模时需要考虑的必要性。所得规律可以快速地预测机舱内部的电气设备在建模计算时是否需要保留。     

应力对潜艇磁场的影响研究

针对潜艇上浮下潜过程中,在水下不同深度处水压对潜艇磁场影响的问题,从磁应力能角度出发,分析了潜艇内部应力与外部磁场间的关系,并用气压代替水压进行了潜艇内部应力与外部磁场间关系的船模测量实验。理论分析和实验结果表明:潜艇模型固定磁场和感应磁场随着压力的增加而增加。该结论为潜艇磁隐身设计和磁隐身水平的提高提供了重要参考。     

钢板磁导率变化对船舶感应磁场的影响

船舶用钢由于受焊接和切割等热处理及加工工艺的不同,磁导率会发生较大变化,导致舰船磁场也发生改变。在电磁理论的基础上,通过舰船磁场数字仿真计算,研究钢板磁导率变化对船舶感应磁场特性权重的影响,分析舰船磁场的变化范围,并通过磁性物理船模试验进行验证。结果表明,当钢板磁导率变化范围为20%时,船舶感应磁场各分量特征曲线总体趋势保持不变,但其磁场幅值发生较大变化,其中纵向磁化磁场变化19.3%,横向磁化磁场变化17.1%,垂向磁化磁场变化16.2%。     

磁测式船舶姿态自动测量装置研究

利用三维磁传感器直接敏感在同状态下两个不同坐标系中的船舶综合磁场三维磁感应强度,研制了出一种新型的船舶姿态实时测量系统,并对该系统的测量原理,误差分析,校正原理与方法等作了较全面的论述。     

舰船感应磁性的磁异常信号特征

为了研究舰船的磁性目标特征,基于弱磁环境下铁磁质的线性磁化规律,利用国际地磁参考场模型,研究了不同磁航向情况下舰船磁异常信号的分布。仿真分析表明,在地磁坐标系中,舰船南侧的磁异常信号为正,北侧为负;随着舰船磁航向的变化,磁异常信号等值线的形状略有变化,取向和范围有较大变化;为了减弱磁异常信号,舰船应沿磁东、磁西方向航行,为了提高探测能力,应沿磁南、磁北方向搜索。     

一种舰船垂向磁场换算成矢量磁场的方法

获得舰船磁场的最简单、经济的方法是,当舰船通过其下方某一深度(正交于舰首方向)的垂向磁传感器阵列平面的时候,测量舰船垂向磁场分量。采用数学方法处理垂向磁场数据,推算出舰船的矢量磁场(3个方向的磁场)。该方法非常容易在计算机上实现,它具有在数秒内获得精确结果的优点,并且既省钱又省力。同时仅需要少量磁传感器,便能得到任何方向的磁场。     

舰船壳体模块感应磁场的等效计算

典型的舰船壳体是主要由薄钢板和肋骨构成的复杂结构,采用磁矩量法计算其感应磁场时,会碰到数据准备复杂,剖分单元数目过多的问题。按照横截面积与磁化率乘积相等的原则,将舰船壳体模块等效简化为一个各向异性的简单薄钢板结构。针对一个有代表性的数值算例,采用磁矩量法分别计算简化前、后舰船壳体模块的感应磁场,并对比计算结果。研究发现,等效前后的计算误差不超过1.5%,证明所提出的磁性等效方法不仅能简化数据准备工作,而且还可以减少单元数目,对于磁矩量法计算非常有利,能够作为计算舰船壳体感应磁场的一条可行途径。     

Trimble全站仪在动态测磁工程中的应用

结合消磁站动态测磁的特殊要求,对Trimble全站仪的电源、接口、工作原理、数据处理及数据通讯进行了初步研究。全站仪是舰船定位系统的主要组成部分,通过全站仪可以动态获取舰船在消磁区的位置,经过坐标转换推算出磁场传感器相对于舰船的位置信息。为了实时掌握舰船运动轨迹,采用软件远程控制全站仪的电源、姿态、数据采集和串行通信,实现了数据处理的实时性和高效性。     

基于虚拟仪器技术的信号模拟和测试系统设计

讨论采用虚拟仪器的技术,把计算机强大的处理功能和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起,实现对不同负载平行环电流的精确设定,模拟产生零磁空间,并采用高性能单片机实时控制,模拟舰船在不同姿态下的固定磁场或感应磁场,同时通过对消磁设备输出响应进行高速采样测试、计算,实现对消磁设备性能指标的精确自动测试,解决了使用部队设备维修后的性能检定难题。     

利用船载GPS姿态仪提高磁场的测量精度

舰船的磁场是舰船物理场的重要信息,对它的测量对研究舰船物理场的特征具有重要的意义。然而,在海水中舰船的磁场信息势必受到舰船姿态信息变化的影响,因此提出修正舰船姿态信息对磁场测量影响的方法。本文具体论述了用船载GPS姿态仪获取舰船姿态信息的原理和实现方法,并提出了用舰船姿态信息修正舰船磁场的计算方法,从而提高舰船磁场的测量精度。     

纵摇低磁舰船的涡流磁场计算

低磁材料舰船的磁性防护要求高,其中摇摆产生的涡流磁场占总磁场的比例很大,正确分析其涡流磁场具有重要意义。以低磁旋转椭球壳作为船体模型,从涡流磁场的电磁场方程及涡流密度的边值问题出发,建立了地磁场中纵摇旋转椭球壳涡流磁场的数学模型,利用分离变量法对涡流电流进行了求解,从而根据毕奥-萨伐定律推导出旋转椭球壳纵摇至任意角度产生的涡流磁场,为低磁钢壳体舰船纵摇的涡流磁场分析论证提供了理论基础。     

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。     

一型磁场仿真模拟器的设计

简要论述了磁场半实物仿真模拟器在水雷反水雷武器仿真系统中的重要作用;介绍了磁场半实物仿真模拟器的结构组成和工作原理,针对磁场产生器和磁场驱动器2个核心装置,分别作了理论推导和调试结果的分析,验证了模拟器的合理性。磁场半实物仿真模拟器根据仿真数学模型来计算空间某一点磁场的时间历程,模拟舰船通过环境干扰或两者复合作用时,水雷磁传感器所接收到的真实磁场信号,可以用来验证水雷反水雷武器性能、评估水雷反水雷作战效果等。