国外新型核潜艇技术特征研究

近年来,美、俄、英、法等主要海军强国核潜艇发展逐步进入更新换代期,包括美国"弗吉尼亚"级、英国"机敏"级、法国"梭鱼"级、俄罗斯"北风"级和"亚森"级潜艇等。本文通过对这些国外新型核潜艇的研究分析,总结出国外新型核潜艇的技术特征,梳理出未来核潜艇的主要技术发展方向,供我国潜艇设计人员参考。     

潜艇垂直面舵桨联合操控仿真

为改善潜艇低速运动时的操控性能,潜艇上配置了辅助垂直推进器。分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的发射反力,利用Simulink软件建立潜艇水下运动模型,进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究。仿真结果与公开文献中发表的数据吻合,验证了方法的有效性。在此基础上加入辅助垂直推进器,潜艇垂直面舵桨联合操控仿真研究表明,表面潜艇垂直面的机动能力得到了较大改善。     

潜艇大气成分监测技术

大气成分监测系统是维护潜艇舱室环境适宜居留的最重要环节之一。潜艇中设置舱室气体分析系统已经有将近40年的历史,随着对气体污染物认识的深入以及对大气成分系统控制要求的提升,需要对大气成分监测系统的测量点、气体分析种类和气体浓度监测范围进行提升。本文介绍潜艇舱室环境大气成分监测系统的要求,并分析几种有前途的大气成分监测技术,最后论述可能的大气成分监测系统方案。     

基于潜艇模型尾流湍流强度和耗散率的CFD模拟

优良的隐身性能使得潜艇具有强大的突防能力,因此,控制潜艇尾流信号特征对于提高潜艇隐身性能意义重大,这些信号特征主要包括尾部湍流强度、湍动能、湍流耗散率等。同时,优良的艇型对于抑制尾流信号特征、提高潜艇快速性和隐身性也具有重要意义。基于此,采用RANS方法计算SUBOFF潜艇主艇体艇型及6种改良艇型的艇体粘性绕流,将CFD方法用于分析艇体半径、艇艏长度、艇艉长度等参数对潜艇尾流信号特征的影响。计算结果显示：在SUBOFF潜艇主艇体艇型及其6种改良艇型的尾流场中,增加艇体半径有利于抑制远尾流场湍流信号特征,在近场则不利;增加艇艏长度能降低近尾流场湍流信号特征,在远场影响较小;增加艇艉长度在近、远尾流场均有利于降低其信号特征。     

潜艇自动舵控制方法研究

舰船操纵的灵活性和准确性在一定程度上取决于舵的性能,而对于潜艇而言,舵的作用更加重要。为了提高潜艇战斗力,目前各国都在争相研制新一代自动舵,期盼在控制航向的同时控制深度,从而提高水下生命力和战斗力。论文介绍了自动舵的发展历程,比较了各种控制方法的特点,最后提出了自己的一点见解。     

一种联合对抗潜艇的诱骗方法

针对传统反潜手段的不足,提出了利用水雷与诱饵各自特点,构建联合反潜陷阱打击潜艇的新方法。以圆弧形反潜陷阱为重点,考虑目标潜艇进入陷阱时的航向、航迹偏差,以及水雷密度在陷阱边沿分布不同等因素对陷阱打击效果的影响,建立了联合陷阱打击潜艇的效能计算模型。最后,利用陷阱效能模型进行了仿真计算和分析,计算结果表明了这种联合对抗潜艇方法的可行性及效能模型的正确性。     

基于斯特林发动机的第5代非核动力潜艇方案设计

对于使用斯特林发动机的第5代非核动力潜艇,研究了不同排水量下的潜艇设计方案,得到了水下最大航速、水下经济航速、水下低噪声航速、水下不间断续航力、斯特林发动机需求功率等主要技战术性能指标之间的关系,并对不同水下排水量的潜艇设计方案进行了比较。本文对于使用斯特林发动机用于第5代非核动力潜艇设计具有参考价值。     

美国海军“海豹”特种作战部队投放系统

作为美国核潜艇重要关键技术之一,输送与回收特种作战部队已成为美国海军高度重视的发展目标。20世纪90年代初期,美国海军提出了先进的"海豹"特种作战部队投放系统(Advanced SEAL Delivery System,ASDS)概念。经过一段时期的研究和论证之后,于1994年正式启动ASDS建造计划。ASDS是一种有人驾驶的"干式"常压微型作战潜器,能在高危环境中隐蔽投放"海豹"特种作战队(Sea-Air-Land Team,SEAL)及其装备,降低队员登陆风险。使SEAL队员在运载过程中处于温暖而干燥的环境中。同时,ASDS可通过潜艇进行部署,性能卓越,在航程、装载量、可靠性、续航力、舒适性和通信/探测能力等方面均具有出色的性能。但由于ASDS在设计上存在致命缺陷,且计划管理不善,致使这项计划在执行了十多年后,最终夭折。本文分析了ASDS的研制背景、计划执行情况及研制过程中存在的问题,以及ASDS计划被取消的原因,较为全面地反映了ASDS计划的整个研制过程。     

复杂载荷作用下潜艇结构疲劳裂纹扩展预报方法

统一疲劳裂纹扩展模型是课题组在McEvily模型基础上提出来的,它将疲劳裂纹扩展的3个扩展区域统一起来,并能解释更多的疲劳试验现象.本文介绍了统一疲劳裂纹扩展模型的基本表达式.将此模型与焊缝焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨复杂载荷作用下潜艇结构疲劳裂纹扩展预报方法.将服从Weibull分布的随机载荷系列编排为升序、降序载荷谱及随机载荷谱,预报潜艇锥柱结合壳焊缝焊趾处表面裂纹在3种载荷谱下的疲劳裂纹扩展情况,并分析随机载荷谱下载荷次序效应及初始裂纹尺寸对疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,载荷次序效应对潜艇结构疲劳寿命的影响很明显,且合理的确定初始裂纹尺寸对潜艇结构的疲劳寿命预报是非常重要的.     

智能鱼雷攻潜部位及攻击角测量方法与误差分析

研究了一种基于实艇靶舷侧阵的末弹道二维跟踪定位模型,给出了鱼雷攻潜过靶部位及水平攻击角的计算方法,分析了测量误差并进行仿真.分析及仿真表明,采用该定位模型,鱼雷攻艇部位的测量精度可达2 m,在艇正横方向大约±60°开角范围内,水平攻击角的测量精度可达2°.在引起攻击角测量误差的各因素中,同步误差和目标深度装订误差影响较大,声速装订误差和基阵变形引起的误差较小.