升力型潜水飞行器水空动力学特性研究

水空两相介质物性的巨大差异为潜水飞机的水下潜航和空中飞行带来诸多难题,本文选择升力型航行器为研究对象,采用数值仿真手段研究其飞行和潜航动力学特性,模拟结果说明:在低速航行时,存在匹配的速度区间使得升力型航行器在空中和水下的各动力学参数随攻角的变化趋势相似并且数值相近,航行器获得相似的飞行和潜航环境;通过对水下高速航行的可行性的探讨,获悉升力型航行器不适宜在水下高速潜航,需采用变体方式改变构型来提高航行器的动力学性能。     

狭小工作舱布局优化方法

针对狭小工作舱作业空间小、时间长、无舒适性的特点,提出一种基于人体疲劳特性的布局优化方法用来减轻肌肉疲劳。首先,利用实验所得人体上肢肌肉疲劳特性值,建立三维人体运动学模型。然后,以坐标变换的方法建立手指空间坐标求解思路,得到全局坐标系中不同位置的疲劳特性值,实现人体上肢作业姿势的生理参数化定义。同时,采用专家评价法与层次分析法相结合,确定待布物的人机权重。最后,以载人潜航器舱室为例,结合蚁群算法对载人潜航器舱内主控台进行布局设计,并采用JACK软件进行模拟验证。结果表明,此布局优化方法可以缓解载人潜航器操作员的疲劳,改善载人潜航器舱室的人机环境。     

浅谈深海水下自主式无缆潜航器的发展及应用

文章讨论了国内外深海水下自主式无缆潜航器(AUV)的国内外发展现状,并对主流产品及我国研制的主要成果的性能参数、主体尺寸、主要功能及使用场景等进行了介绍。并着重对深海AUV在目标搜寻、地质勘探及深海探测等方面的应用着重进行了分析。结合目前深海AUV的发展现状提出了其远程化、智能化及模块化的发展方向。     

无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性分析

无人潜航器导航通信桅杆作为无人潜航器通信、导航校准等潜望状态时浮出水面的唯一组部件,降低其雷达散射特性是无人潜航器开展综合隐身工作的重要内容之一。本文通过仿真建模,详细分析了L波段、S波段、C波段和X波段等无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性,各波段下导航通信桅杆的RCS均值为0.21 m2,并进行了强散射源分析。通过分析无人潜航器导航通信桅杆的雷达散射特性,对无人潜航器雷达散射特性优化改进、对无人潜航器探测雷达研制具有重要意义。     

联网状态下水下无人潜航器的路径控制方法

传统的水下无人潜航器路径控制方法,在联网状态下,一直存在控制精度低、误差大,效率不好的问题,提出基于NURBS曲线拟合法的水下无人潜航器的路径控制方法。该方法采用传感器或者摄像机来侦测静态和动态障碍物,建立水下无人潜航器运动学模型,并获取其最小化rob路径长度的目标函数,分析潜航器所受约束情况。在此基础上,根据基本流体力学,确定潜航器所受阻力,引入滤波函数进行平滑处理,采用NURBS曲线拟合法,对水下无人潜航器路径进行控制。实验对比结果表明,采用改进的控制方法,在水下无人潜航器路径控制方面,其控制所需时间及精度均要优于传统的方法,具有一定的实用性。     

未来大中型无人潜航器作战问题研究

从传统水下单平台作战运用模式面临的挑战出发,分析未来大中型无人潜航器协同作战对水下信息通联能力提出的需求以及相应的技术手段。结合浅海、深海水声传播特性,对浅近海域、深远海域无人潜航器隐蔽协同作战相关问题进行研究与探讨。为解决未来大中型无人潜航器水下协同作战的协同定位问题,根据不同作战海域特点,提出创新无人潜航器隐蔽协同作战通信机制以及建立分布式水下无线自组织网络的想法和思路,拓展无人潜航器隐蔽协同作战水下通信方式,保证作战行动及目的达成。     

机械式纵倾平衡系统在大型无人潜航器应用研究

纵倾平衡系统可调节大型无人潜航器（简称潜航器）姿态,使潜航器能够以零纵倾或规定的纵倾航行。针对潜航器纵倾平衡系统研究现状,并结合具体的应用场景,设计一种机械式纵倾平衡系统,并对系统组成及工作原理进行论述。分析水面状态、水下悬浮静止状态、无纵倾等速直线定深运动状态以及行进间均衡状态下此机械式纵倾平衡系统的工作方式,定量给出系统设计原则以及不同状态下质量块移动距离的计算公式。经试验验证,所设计的机械式纵倾平衡系统可以满足大型无人潜航器的应用要求。     

潜航器轨迹跟踪与航向预测算法

海况条件较差时,基于水下单点GPS定位系统的潜航器实时定位有较大测量误差,不利于潜航器的轨迹跟踪与航向预测。针对误差服从高斯分布的水下单点GPS定位系统,提出基于改进型扩展卡尔曼滤波算法的GPS跟踪方法和基于回归分析算法的航向预测方法。通过测试与仿真,对定位设备采集到的数据进行对比分析,试验结果表明,上述算法显著提高了轨迹测量精度与航向跟踪能力,准确绘制出了潜航器的实时航行轨迹与航向预测线,可应用于潜航器的轨迹跟踪项目中。     

潜航器轨迹跟踪与航向预测算法

海况条件较差时,基于水下单点GPS定位系统的潜航器实时定位有较大测量误差,不利于潜航器的轨迹跟踪与航向预测。针对误差服从高斯分布的水下单点GPS定位系统,提出基于改进型扩展卡尔曼滤波算法的GPS跟踪方法和基于回归分析算法的航向预测方法。通过测试与仿真,对定位设备采集到的数据进行对比分析,试验结果表明,上述算法显著提高了轨迹测量精度与航向跟踪能力,准确绘制出了潜航器的实时航行轨迹与航向预测线,可应用于潜航器的轨迹跟踪项目中。     

带缆遥控水下机器人水动力数学模型及其回转运动分析

提出了一种新型的带缆水下机器人系统三维水动力数学模型。在该模型中脐带缆的控制方程由脐带缆任一微段中的力的平衡条件导出,在此基础上以该脐带缆的控制方程为核心,通过引入脐带缆与水下机器人连接点的边界条件而建立起整个系统的三维水动力学数学模型。数值模拟中作用在机器人主体上的水动力载荷和旋转导管螺旋桨的控制力在考虑了它们之间的相互影响基础上以计算流体力学方法求出。该模型的主要特点是克服了现有的带缆水下机器人系统水动力数学模型将系统各组成部分割裂处理、缺乏从系统整体理论框架中去观察脐带缆、水下机器人主体和螺旋桨推进器水动力特征的缺陷,从一种综合、整体的观点去观察分析带缆遥控水下机器人的动力状态。水下机器人在导管螺旋桨作用下回转运动的数值模拟结果表明,利用所建立的数学模型可以对带缆水下机器人水动力状态进行有效的数值模拟。     

5000t海缆施工船总体设计特点

介绍5000 t海缆施工船“启帆9号”的研发设计,包括海缆作业特点以及在大型海缆船设计中的船型优化、船体结构、海缆作业系统、定位系统等关键技术方面的设计思路,并对大流速条件下海缆敷设、维修作业提出新的解决方案。     

海底电缆铺设回泥面的水动力分析

针对实际电缆铺设工程成本过大及耗时太长的问题,基于理论分析和数值模拟对文昌海底电缆铺设回泥面进行比较分析。通过水动力分析软件Orca Flex建立电缆铺设的数值模型,重点讨论吊缆的吊放长度和施工船舶在不同阶段的航行速度对电缆安全性能的影响,根据电缆的最大有效张力和最小弯曲半径对电缆铺设提出相应的建议,得到的结论对实际工程有一定的参考价值。     

GIS技术在海缆路由设计中的应用

由于海底光（电）缆路由设计的复杂性、多维性和动态性以及传统平面设计方式不够形象直观的缺陷,使得应用GIS技术进行路由设计成为新的选择。文章介绍了GIS技术的发展现状、关键技术,归纳了海缆路由设计的流程、对象,重点对GIS技术在海缆路由设计中的应用进行探讨,并指出基于3D GIS技术的海缆可视化路由设计是发展趋势。     

夹芯复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

潜艇的声隐身问题一直是研究的热点，各种新的声学材料和结构不断涌现。首先对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析，对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述，提出了夹芯吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法，对夹芯复合材料的声学性能进行了分析，得到了夹芯复合材料各层材料参数，如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后，评估了典型局部结构壳板应用夹芯复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明，潜艇非耐压结构的壳板采用夹芯复合材料可以满足结构的力学要求，与钢结构相比声隐身能力得到提高。     

带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析

本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。     

面向生产管理信息化的涂装智能设计系统

研究分析涂装设计工艺流程、涂装生产管理流程及涂装机器人工艺参数，整理分析涂装工艺数据、生产管理信息和涂装机器人的工艺特征，对这些数据进行整理归纳，理清他们之间的逻辑关系，形成数据接口，通过数据库系统完成涂装规范化设计和生产管理以及涂装机器人的对接。     

FPSO动态海底电缆保护外皮破损结构强度分析

某动态海底电缆在年度检查时发现电缆锁夹上方电缆保护外皮脱落、露出铠装的情况，影响安全生产。采用OrcaFlex软件建立分析模型，结合浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）的不同运行工况，对海底电缆的结构状态进行结构强度分析和疲劳分析。经计算，台风条件下的FPSO偏移量是影响海底电缆结构强度的重要因素。因海底电缆保护外皮破损位置的载荷较低，结构强度和疲劳寿命满足要求。根据相关文献计算铠装层的腐蚀速率，海底电缆强度满足要求。     

基于载人潜水器的深海敷缆运动仿真

提出了基于载人潜水器搭载海底敷缆装置的深海敷缆作业方式,建立了载人潜水器深海敷缆运动的二维稳态模型,仿真分析了余量敷缆时不同航行速度和放缆速度组合、潜水器相对海流速度、敷设余量、航行高度和海缆重量等参数对敷缆运动的影响。分析发现海缆张力随着敷设速度、潜水器相对海流速度、海缆重量的增大而增大,随着敷设余量的增大而减小;海缆水中位形曲线随着敷设速度、潜水器相对海流速度增大而趋于平缓,随着海缆重量的增大而更加陡峭,放缆速度的变化则对海缆位形曲线无影响;潜水器航行高度的变化对缆形和张力分布都没有影响,只是随着高度的增加,缆形和张力在原来的高度基础上有一定的延伸。     

舰船狭长空间电缆火灾热流场特性数值研究

为研究舰船狭长空间内电缆发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于狭长空间的火灾计算数学物理模型。对控制方程组进行简化和变形,用数值程序求解,得到狭长空间电缆火灾发生后烟气蔓延特性规律,舱内温度场分布以及随时间的变化,不同位置的火灾特征参数变化的差异性,以及典型工况下特征参数的阈值;探讨设备发热对火灾热流场的影响。通过分析火灾热流场特性变化规律,为狭长空间火灾探测设计提供参考。     

海洋动态缆缓 S型布置及参数灵敏度分析

文章基于对某浅水缓 S 线型布置的动态脐带缆的研究,确定了线型的主要设计参数为顶部悬挂角,中水浮拱的浮力、水平位置和垂直位置。并借助 Orcflex 软件对动态缆的响应进行非线性时域分析,研究动态缆的初始形状、曲率、张力对不同的线型设计参数的灵敏度,阐述了设计参数变化对脐带缆的力学性能影响的一般规律,为动态脐带缆的线型设计提供参考。