无人水下航行器实时系统设计

针对集中式体系结构已不能满足无人水下航行器(UUV)越来越复杂的水下任务,设计并实现了UUV实时系统,该实时系统以分布式结构为基础,在硬件上采用CAN总线技术,减少了通信时间,提高了实时性,简化了系统,并提供了良好的扩展性;在软件设计上采用μC/OS实时操作系统,方便地实现了逻辑复杂的程序,并进一步满足了系统的实时性.仿真和实时性测试试验结果表明,该系统软、硬件设计满足程序运算、数据存储和实时性的要求,并具有较高的可靠性.     

水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的统计分析

主要分析水下爆炸时加肋双层圆柱壳冲击响应的变化规律。应用ABAQUS软件建立加肋双层圆柱壳有限元分析模型结构,并模拟水下爆炸冲击环境,通过MATLAB／SIMULINK软件对各节点的加速度时历响应值采用冲击谱的方法进行计算,将得到的谱速度值进行统计分析。分析表明,冲击因子能够较为可靠地描述结构冲击环境的强弱程度,但具有一定的局限性。另外,对于所采用的加肋双层圆柱壳模型,在1~500Hz频率范围内,无量纲爆距x>1.5,等冲击因子C条件下,加肋双层圆柱壳的冲击谱响响应环境是等效的。     

敷设橡胶圆板近场水下爆炸数值模拟

  目的   为了深入研究敷设覆盖层结构在近场水下爆炸作用下的响应特征,  方法   运用龙格库塔间断伽辽金法（RKDG）、边界元法（BEM）和有限元法（FEM）的耦合计算方法（RKDG-BEM-FEM）,研究敷设橡胶圆板在近场水下爆炸载荷作用下的响应特征;通过与试验得到的湿表面压力、气泡形态等结果进行对比,验证计算方法的有效性,探讨近场水下爆炸气泡在柔性边界附近的响应特征。  结果   研究结果表明,敷设实心橡胶能够缩短冲击波的脉宽,但是更容易出现空化溃灭;敷设实心橡胶对近场水下爆炸气泡的变形影响不大。  结论   研究成果可为舰艇抗冲击结构近场水下爆炸设计提供理论依据。     

潜水救捞发展现状与展望——第四届国际潜水救捞与海洋工程技术论坛综述

伴随着我国海洋经济的快速发展和海洋资源开发活动的日益活跃,潜水打捞在国家应急保障体系中的作用凸显.第四届国际潜水救捞与海洋工程技术论坛在此背景下由中国潜水打捞行业协会主办召开.通过对论坛报告内容的梳理和总结,探讨了沉船整体打捞工程、水下装备、"智慧海洋"战略展望、灾害应对与环境保护以及涉海法律法规等当前行业关注的多个方面的热点话题,结合我国救捞力量发展历程与现状,分析并展望了大型救捞船舶、水下高精度感知、大深度潜水、水下潜航器、仿真演练与辅助决策及水下作业工具等关键技术与装备的发展趋势.     

水下近场爆炸双层防护结构抗爆能力的数值模拟分析

同步考虑水下近场爆炸冲击波载荷与气泡射流载荷的作用,综合分析双层防护结构型式及尺度对其抗爆能力的影响,可为双层防护结构的抗爆设计提供直接技术支持。采用基于欧拉法的气泡动力学程序模拟气泡的近壁脉动过程,基于能量等效原则,将射流水柱对结构的冲击简化为等效的射流载荷,通过编制MSC.Dytran软件子程序,在冲击波数值模拟阶段后自动添加等效射流载荷,实现更接近实际情况的双层防护结构遭受水下近场爆炸过程的数值模拟。以内壳单位板厚变形能表征双层防护结构的抗爆能力强弱,通过改变结构型式与尺寸参数,对不同支撑结构板厚、内壳板厚和内外壳间距下结构的抗爆能力进行批量计算,以结构总重和抗爆能力为双重目标,借鉴多目标优化思想,得到双层结构抗爆能力的最优解集。计算结果表明: 当内外壳厚度及其间距一定时,存在最佳支撑结构板厚;在同等结构重量情况下,Y型双层结构能提供更强的抗爆能力。

     

水面下的波浪——海洋内波

  目的  旨在探究内孤立波作用下航行体水动力特性的变化规律及机理。  方法  基于强分层假设下的内孤立波mKdV理论,采用有限体积法离散不可压缩纳维−斯托克斯方程,结合速度入口造波和重叠网格方法,建立分层流中的波−体耦合数值计算模型。模拟不同内波环境下内孤立波与固定、悬浮航行体耦合作用过程,通过数值求解得到航行体的水动力载荷变化规律。  结果  结果表明：水下航行体所受作用力和力矩幅值随波幅的增加而增大;固定航行体接近于两层流体分界面时受到的影响更大,而悬浮航行体接近于内孤立波波谷纵深时,受到的影响更显著;初始俯仰角的增大会导致航行体水平力幅值剧烈增大;具有初始航速的航行体受到内孤立波主波和尾波共同作用后会发生“掉深”现象。  结论  研究结果对于水下航行体的安全操纵具有一定参考价值。     

液体可压缩性对高速射弹超空泡流的影响

旨在研究水的可压缩性和温度场对超高速水下航行体超空泡现象及其运动特性的影响。

首先,基于CFD通用软件Fluent 19.2,采用同时考虑水的压缩性和温度场的数值模型,对跨超声速航行体的自由运动进行计算,并与文献[相似文献   

基于深度约束的水下稠密立体匹配

  目的  针对水下双目图像特征点稀疏、极线约束模型失效等难题,提出一种基于自适应深度约束的水下图像特征匹配(ADC-UFM)算法。  方法  结合FAST算子与SIFT描述子,提高图像匹配精度;提出基于水下折射因子的特征匹配约束模型（MCM）,有效剔除误匹配点;提出自适应阈值选取（ATC）方法,最大限度地保留复杂水下环境下的图像特征信息。  结果  实验结果显示,ADC-UFM算法优于现有的SIFT,SURF和UCC-SIFT等典型方法,匹配准确率可达85.2%,满足实时匹配需求。  结论  研究成果可为基于双目视觉系统的水下三维重建提供关键技术支撑。     

船体板架在水下接触爆炸作用下的破口试验

针对船体中常见的加筋板结构，在矩形方板上运用了3种不同尺寸的T型材，采用“井”字形和“＋＋”字形两种加筋形式设计了4个板架模型，将模型四边刚性固定，在板中央放置炸药，分别对其进行了水下接触爆炸试验。爆炸作用下板架模型均以花瓣形破裂，产生大面积的破口，不同形式和尺寸的加强筋对板架的破坏程度具有不同的影响。通过对破口尺寸和形状的观测，分析了加强筋对破口长度的影响，提出了板架结构加强筋相对刚度Cj的概念，描绘了不同尺寸加强筋在不同炸药量下对板架结构破口范围的影响。同时，对现有的水下接触爆炸作用下的破口长度估算公式进行了修正，给出了考虑加强筋影响的破口计算公式；经过比较，该公式比现有的破口估算公式与试验结果更加吻合。     

自主式水下滑翔机关键技术专利扩展分析

为解决目前自主式水下滑翔机的导航技术、水声通信以及组网技术3个分支专利数量较少,存在一定的技术瓶颈和技术壁垒的问题,本文基于自主式水下滑翔机的功能、效果、适用等技术需求,将其研究范围扩展至水下航行器领域,通过对扩展领域中导航技术、水声通信技术以及组网技术的专利申请进行多角度分析,得到了3个分支在扩展领域的专利申请趋势、主要技术来源地、活跃度以及国内主要申请人等结论,以对自主式水下滑翔机的研究进行技术支撑。