深海中四桨运动舰船产生的轴频电磁场研究

舰船轴频电磁（EM）场可应用于新型鱼水雷武器引信,运动舰船轴频电磁场建模可通过运动的垂直时谐偶极子实现。本文根据单个运动垂直时谐电偶在海水中固定场点产生的电磁场公式,然后采用基于汉克尔变换的快速FFT算法得到t时刻在固定场点产生的电磁场,最后通过推广得到四个运动垂直时谐电偶极子在固定场点产生的电磁场公式。通过推导的公式对四桨运动舰船的轴频电磁场实现了仿真。     

浅海中影响运动舰船轴频电磁场的因素

舰船轴频电磁（EM）场可应用于新型鱼水雷武器引信,运动舰船轴频电磁场建模可通过运动的垂直时谐偶极子实现.本文通过运动垂直时谐偶极子在浅海环境下产生的电磁场的研究分析了不同影响因素对舰船轴频电磁场的影响.运用基于汉克尔变换式的FFT变换算法对偶极子所得到的电磁场解析式进行了数值模拟,模拟得到了不同影响因素下舰船轴频电磁场的仿真结果.     

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。     

浅海条件下垂直时谐电偶极子在空气中的磁场

为分析船舶轴频磁场在空气中的传播特性,把船舶的轴频电流等效为垂直时谐电偶极子,对3层介质中垂直时谐电偶极子在空气层产生的磁场进行求解。借助麦克斯韦方程组和电磁场边界条件建立了垂直时谐电偶极子在空气中矢量磁位的模型,由矢量磁位推导了磁场三分量的表达式,并利用快速汉克尔变换对包含贝塞尔函数积分的磁场进行数值计算。最后,通过碳棒电极在海水水池中的实验,验证了本文的实用性和有效性。     

四分层媒质中垂直时谐电流产生的电场

为了研究舰船螺旋桨转动产生的轴频电场在浅海中的分布规律,在麦克斯韦方程理论基础上推导了四分层媒质中垂直时谐电流在本层导电媒质中产生的电场理论公式,并通过数值方法仿真分析了电场强度三分量的空间分布规律以及与海底电导率的关系。结果表明,电场纵向分量呈双峰对称分布,而横向和垂向分量呈单峰对称分布,当场源距离较大时海底电导率大小对场强影响十分明显,电导率越小水平方向场强越大而垂直方向场强越小。     

水平电流元在深海中的电场强度算法研究

对水平时谐电流元提出新的镜像法求解方法,对舰船采用水平时谐电流元进行建模,并应用改进的镜像求解法来研究腐蚀相关轴频电场在均匀、线性各向同性半无限大的导电介质中所产生的电场强度。通过对水平时谐电流元的整体镜像,结合数值方法求解海水中的矢量磁位A,并应用矢量磁位与电场强度的关系对水平时谐电流元在海水中任一点产生的电场强度进行推导。最后对某一海水深度产生的电场强度通过实验验证和相同条件下的Matlab仿真进行结果对比,验证其正确性和实用性,并为海上舰船电场测量提供理论基础。     

应用模糊数学的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法

目前研究的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法在时域和频域上都难以达到期望吻合度,电磁场曲线精度过低。为了解决上述问题,应用模糊数学研究一种新的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法。从幅频变化规律和时域变化规律2个角度出发,确定舰船射频电磁场的特性。引用模糊数学理论,获得舰船航行过程中电磁场曲线拟合函数,在直线和曲线下生成PPC,根据生成的PPC结果实现曲线拟合计算。实验结果表明,应用模糊数学的舰船射频电磁场曲线拟合计算方法能够从横荡、垂荡、纵遥等多种方向实现拟合,得到的拟合曲线计算结果与期望值吻合度高,甚至可以达到完全吻合,计算能力更强。     

深海中极低频时谐环形电流源电场的解析解

将海水看作线形、均匀、各向同性的半无限大导体空间,利用汉克尔变换及开尔文函数近似展开式求得极低频时谐点电极产生的电场强度解析式,然后利用矢量叠加方法可以推导出极低频时谐环形电流源产生的电场强度解析式,进而可以计算海水中任意场点的电场值.     

海洋环境对舰船水下电磁场测试的影响

主要从海洋环境电磁场和海洋环境参数2个方面,针对舰船水下电磁场测试产生影响的海洋环境进行分析。在海洋环境电磁场方面,通过长期观测得到的环境电磁场规律对舰船水下电磁场测试频带内的影响进行分析;在海洋环境参数方面,则通过数值仿真来研究环境参数对舰船水下电磁场测试的影响。     

舰船轴频电场的轴地有源补偿技术

为了有效减少舰船轴频电场的影响,降低舰船的暴露率,在分析轴频电场产生机理和相关电学特性的基础上,提出舰船轴频电场的轴地有源补偿方法,分析轴地有源补偿系统的原理,设计系统的控制框架和功能框架。研究舰船轴地微弱信号监测与调理技术以及电场抑制系统的判断与控制技术,设计轴地有源补偿系统的驱动和功率输出模块,开展轴频电场抑制效果的模拟测试。试验结果表明:除去环境电场的影响,该系统对轴频电场的抑制能力超过75%,可以有效降低舰船轴频电场对舰船隐蔽性的影响。