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.     

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。     

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。     

基于面磁矩分布的潜艇磁场计算

潜艇磁场的单个磁偶极子模型,在计算外空间磁场分布时与实际情况误差较大,为提高模型准确度,本文优化潜艇磁场的计算方法,将潜艇磁矩看作均匀分布于壳体上的无限个磁偶极子,提出并定义了面磁矩密度假设。通过求解潜艇表面上磁矩微分元在场点的磁场积分,得到基于面磁矩分布的潜艇磁场计算数学模型。经过对比分析表明,该模型能够更准确地描述潜艇磁场的空间分布特性,以及潜艇磁异常随着探测距离的变化情况。     

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。     

国外磁探潜装备现状及发展趋势

磁信号是潜艇主要物理场信号之一,也是潜艇重要的暴露源、识别源。早在1918年美国就进行了船舶拖曳磁探仪探测潜艇的实验,并在二战中率先使用空基平台搭载磁测装置探潜,取得了良好的反潜战效果。采用磁探仪扫海探测潜艇,已成为现代反潜战重要组成部分。本文通过分析磁探技术原理和作战使用,研究国外磁探潜装备现状及发展趋势,供相关人员参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于遗传算法的潜艇三维模型及其磁场延拓方法

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三维模型。针对磁体的个数以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。     

潜艇直流推进电动机设计概论

提出潜艇直流推进电动机在设计过程中应该特别注意的几个关键问题。文中导出了计算直流电机换向器片间电压分布曲线的基本公式和试验验证；对电枢绕组的选型和理论计算进行了深入的分析；用有限元法求解磁场方程，计算电机内部磁场的分布和试验验证；对电机的振动和噪声进行了分析并提出了改善措施。     

潜艇电场的空间分布特性测量方法研究

针对电场测量设备不能移动、测量数据不完整的问题,分析了现有电场测量方法的不足,提出并设计了潜艇电场的三维空间分布特性测量方案。理论分析结果表明提出的潜艇电场空间分布特性测量方法是可行的,能够有效地测量三维空间潜艇辐射电场的物理特性,为潜艇电场的抑制和防护提供有益的思路和有效的手段。     

磁饱和直线电机磁场辐射的仿真分析

基于有限元仿真软件分析铁芯磁饱和的直线电机的磁场辐射,会遇到"要求解空间磁场分布,需要知道铁芯饱和磁导率的大小;要知道铁芯饱和磁导率的大小,需要求解空间磁场分布"的矛盾。论文分析了直线电机铁芯磁饱和对空间磁场分布的影响,建立了直线电机磁场辐射的有限元仿真模型,采用迭代计算的方法求取铁芯材料的饱和磁导率,进而求解直线电机周围空间的磁场分布,仿真结果与实验测试基本吻合。     

用有限元法计算直流电机内部磁场的分布

本文针对潜艇直流主推进电动机和无槽直流电动机在设计和研制过程中暴露出来的换向和温升问题，用有限元法求解磁场议程，计算电机内部磁场的分布。并用试验的方面加以验证，从而找到了解决这些问题的途径。     

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.     

磁探搜潜系统的目标信号识别

文章主要介绍了磁探仪的系统结构和工作原理,重点介绍了磁探仪对磁目标信号的识别功能,以及对磁探仪未来发展的展望。