陀螺效应作用下水下航行体动力学模型

当安装于水下航行体上的旋转装置质量或转动惯量达到一定程度时,其对水下航行体运动与操纵的影响是不可忽略的。针对安装于水下航行体上的旋转装置,分析了水下航行体运动时装置的陀螺效应。得出了旋转装置陀螺力的明确数学方程。不失方法的一般性,假设旋转装置只在运动坐标系的X轴方向有旋转角速度,推导了在考虑陀螺效应作用的情况下水下航行体的六自由度模型方程;以此为基础,建立了水下航行体的仿真模型并对水下航行体的水下运动特性进行了仿真,分析了旋转装置的质量、角速度对水下航行体运动特性的影响规律,从而为研究在考虑陀螺效应情况下的水下航行体操纵奠定了基础。     

潜射航行体齐射非定常流场特性研究

为研究潜射航行体齐射非定常流场演化特性,基于动网格技术、VOF 多相流模型以及用户自定义函数(User Defined Function,UDF)等对双发航行体齐射出水过程展开数值模拟研究,建立了三维双发航行体齐射出水数值模型。研究了典型工况下航行体齐射出水过程各个阶段的云图与受力特性,进一步分析了发射速度与航行体所受阻力的关系,得到了如下结论：1)当发射间距在一定范围内,整个发射阶段中航行体之间会产生明显的流动干扰现象,对航行体的受力特性产生较大的影响;2)航行体在出筒阶段所受力矩最大, 易发生偏转,从而影响水下发射的安全性;3)不同发射速度下,双发航行体所受最大阻力均发生在出筒阶段, 且航行体所受阻力与发射速度二次方成正比。     

6000m AUV“潜龙一号”浮力调节系统开发及试验研究

"潜龙一号"是我国2011年启动研发的6 000 m级自主水下航行器(AUV),用于深海海底锰结核探测,是"十二五"规划重点项目之一。由于潜深大,AUV在未知大深度水域航行时,一般需要2~3次下潜才可完成预定深度航行配平要求。研发了"潜龙一号"使用的单向浮力调节系统,在陌生水域进行初次下潜时,将浮力调节装置搭载于"潜龙一号"外部,在航行深度进行自动浮力调节,通过浮力调节,单次便可实现预定下潜深度的最优化配平,并可同步开展该深度下的探测任务。实现了在未知海域、大潜深探测过程无需进行配平的目的,极大提高了"潜龙一号"AUV使用的经济性和方便性。该系统具有功能独立、体积小、使用维护方便等优点,该工作对大潜深航行器具有很高的工程应用价值和一定的开发理论指导价值。     

仿蝠鲼航行器游动规律智能控制与优化方法

固化的游动策略导致仿生航行器难以在变化的水下环境中保持高效率运动,以仿蝠鲼航行器为研究对象,提出了基于深度强化学习的仿生航行器胸鳍摆动智能控制方法,实现了航行器对高效摆动规律的自适应控制和优化。仿真示例表明：与初始给定的游动策略相比,优化后的游动策略在航行速度上提升了 14.46%,在游动能效上提升了 24.48%,从而验证了该方法在仿生航行器游动规律自适应控制与优化设计中的有效性。     

海洋科学考察中气象航保的初步体会

总结“实验”系列科学考察船在不同海区和不同季节考察的过程中，经历了多种天气条件下，确保航行安全方面所作的随船气象预报体会。在实践中不断摸索规律，提高了单船航行气象预报准确率。为保证各航次考察任务的圆满完成，收到了明显效果。     

泵喷推进器在某水下航行器降噪方面的应用

通过对某采用对转螺旋桨作为推进方式的水下航行器噪声进行深入分析,了解和掌握了其噪声特点。 针对对转螺旋桨在降噪方面的不足,对采用泵喷推进器降噪进行分析研究,提出水下航行器各装置降噪改进设想。 在综合考虑了鳍舵以及附体对航行噪声的影响,以及原产品对航行性能的要求后,对泵喷推进器进行了初步方案设计,采用该泵喷推进器有望使噪声降低 4 ~ 5 dB。     

海上电子高速公路技术在马六甲海峡的应用

介绍了海上电子高速公路产生的背景、概念、功能以及组成结构，指出海上电子高速公路，也就是网络化的电子海图在航海中应用的发展。电子海图显示与信息系统(ECDIS)是组成海上电子高速公路的基础，精确航行是它的中枢部分。并以马六甲海峡为例介绍了海上电子高速公路在航行安全及环境保护方面的广泛应用，对这一研究领域在我国的发展前景作了展望。     

UUV定深控制模型参数优化设计方法

合适的控制模型参数能够保证被控对象在较快的响应时间和较小的超调量下达到控制目标,无人水下航行器定深控制模型参数的优化设计对提升水下航行器使用性能具有重要意义。首先,建立了水下航行器空间运动学方程,基于 Modelica 建模语言构建了航行器虚拟样机及其定深控制模型。然后,以响应时间和超调量最小为优化目标,采用非支配排序差分进化算法建立了水下航行器定深控制模型参数多目标优化流程,基于 OPTIMUS 平台构建了水下航行器定深控制模型参数优化设计工作流。以某水下航行器为对象的实验结果表明：所提方法可快速获得较优的 PID 控制模型参数,优化后的水下航行器定深运动控制特性显著改善。     

空投航行体入水弹道建模与控制策略研究

空投航行体入水弹道控制问题一直是空投航行体研究的重点,针对空投航行体入水弹道控制问题,建立了航行体的六自由度非线性动力学和运动学模型;根据入水弹道对姿态控制的要求,通过设计基于PID控制三通道姿态控制策略解决其入水控制问题,并且通过MATLAB进行仿真验证。结果表明：在不同的初始入水条件下,本文研究的控制策略都能够较好地对航行体入水深度及姿态进行控制,具有一定的实际应用价值。     

将进行水下机器人检测海底实验

据日本国土交通省5月4日宣布，日本国土交通省计划6月中旬，使用监视水库湖的水下机器人，在富山县黑部市的下新川海岸，首次进行航行实验。实验将检验在波浪和潮流大的条件下如何稳定航行，并探讨如何把机器人改成大型化，将来用于对太平洋上，面临淹没     

基于ALE方法的航行器跨介质冲击载荷研究

为了探究航行器在跨介质过程中的动力学响应,基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法建立航行器跨介质数值计算模型,仿真分析了不同初始参数对航行器跨介质冲击载荷的影响规律,给出了最大冲击载荷与跨介质速度与跨介质角度之前的函数关系.研究结果可为航行器跨介质弹道及结构设计提供参考.     

南极，那百多个日日夜夜

1999年11月1．我国科学考察船“雪龙号”从上海启航，开始了她一百多个日日夜夜的难忘航行．即我国对南极的第16次科学考察。“雪龙”号以其铸就的“大无畏”的坚韧之魂，历尽难险于2000年4月5日胜利返航上海。本文以独特视角和经历披露了此次航行中的鲜为人知的故事和特殊感受。作者为南极科学考察航次海洋气象预报组组长，高级工程师。     

实体数据模型在航行指南信息组织中的应用

针对当前海图表达航行环境不完备、多种有效信息不能有效集成等不足,提出利用实体数据模型构建航行指南信息数据库的方法。文中介绍了实体数据模型,提出了航行指南信息数据集成的组织方法,构建了航行信息数据模型,并开发了航海图文信息系统,实现了航行指南信息的管理查询和应用。实验表明,基于实体数据模型的航行指南信息组织方法正确、有效。     

航行体近水面滑跳运动试验研究

航行体近水面滑跳运动是近年来跨介质航行体研究的热点问题之一,针对航行体水面滑跳运动现象开展研究。 首先设计了适宜滑跳的航行体构型,通过数值仿真方法确定航行体的主要技术参数,发现航行体滑跳过程对于重心位置非常敏感;然后,针对设计的构型,开展水面自由滑跳试验,试验表明本文设计的模型可以在近水面稳定滑跳,验证了滑跳运动方式的可行性。 工作可为后续跨介质航行体设计提供技术参考。     

混合驱动自主潜航器续航能力分析

混合驱动自主潜航器融合了自主潜航器机动灵活和水下滑翔机续航能力强的优点,针对自身携带能源有限的问题,对在两种工作模式下如何实现最大航行距离进行了研究.从航行过程中的能源消耗入手,得出航行距离与速度、电子设备功率等的关系,通过理论分析和仿真手段得出最大续航能力的实现方法.在螺旋桨驱动模式下,当以经济航速航行时,可以达到最大航行距离;在浮力驱动模式下,当以最大滑翔效率航行时,水平方向上的滑翔距离最大,并且水平方向上的滑翔距离随着剖面深度的增大而增大,当剖面深度大到一定程度之后,最大滑翔距离趋于恒定.该研究方法可为类似水下航行器电源管理系统的能源分配提供参考,也可为航行器外形的设计和传感器的选型提供理论指导.     

可视化水下航行体控制系统数学仿真软件设计

提供一种水下航行体控制系统数学仿真软件的设计方案,在该仿真软件平台上可以完成水下航行体控制系统数学仿真研究、水下航行体水动力参数辨识实验和实航内测数据及仿真实验结果三维可视化显示。详细设计了该软件包含的 4 大模块：水下航行体数学模型及仿真模型模块、控制算法模块、流体动力参数辨识模块和图形界面人机交互模块,并对仿真模型的配置做了简单介绍。     

航行船舶利用潮流能的研究

本文基于船舶在流场中航行的理论及潮流场对船舶作用的原理,对给定航线的潮流状况结合主机油耗作数值计算,提出了航行船舶利用潮流能节约能源的初步研完成果。 虽然潮流能的品位低于潮汐能,但它用于航行船舶节能有显著实效,在开发利用海洋能方面有其实际意义。     

冰上丝路安全：北极航道航行风险度评估的研究

全球气候变暖导致北极海冰快速融化,北极航道的全面开通成为可能。受航道内冰情与气象海洋等综合因素影响,航道航行存在较大风险。本文主要基于北极海冰密集度卫星遥感观测结果,综合风速、温度、能见度与水深等数据信息,利用权重和风险等级划分法建立了无破冰能力船只在北极航道航行风险评估体系,计算得到日平均航道航行风险度。通过与“雪龙”号科考船在西北航道航行线路与航道航行风险度比对,发现“雪龙”号科考船均沿低航行风险度航道航行。研究结果表明：利用北极航道航行风险评估体系计算日平均北极航道航行风险度是可行的,可为极地科考或航道选取提供准确的航行风险评估信息,对积极推进“冰上丝绸之路”建设具有重要意义。     

高温燃气推进下水下航行器出筒发射数值模拟研究

水下航行器出筒过程往往伴随着高温高速的水气多相混合流动,物理过程复杂多变,对航行器的发射动力、载荷以及出筒后的运动姿态等有着重要影响。以某水下航行器出筒发射为例,采用 CFD 方法开展高温燃气推进下水下航行器出筒发射数值模拟研究,通过不同网格密度下的水平方向位移和竖直方向位移比较,论证了数值模拟的收敛性。进一步利用所建立的数值模型模拟了不同初始发射倾角、不同横向来流作用下高温燃气推进下水下航行器出筒过程,得到了航行器出筒后的偏转角度和速度,明确了发射过程中的速度场与温度场的典型特征等,为水下热发射系统的设计提供指导。     

南海问题中的第三者

在影响南海问题的外部力量中，“美国是东盟国家寻求外力支持的最主要来源，因此美国是南海主权争端最重要的第三者”。长期以来，确保南中国海航道安全和航行自由，保持南中国海地区海上通道畅通与航行安全，是美国重要的战略考虑。