海洋电缆弯曲加强器参数化设计与分析

为建立海洋电缆弯曲加强器参数化设计方法,使用有限元模型进行了弯曲加强器设计参数研究.基于海缆及其弯曲加强器的几何结构及受力特点,建立了基于多相耦合梁单元的平面有限元模型,可以计算并分析海缆及其弯曲加强器在一定角度的张力作用下的形变与等效应力分布.通过多个案例系统性地分析了弯曲加强器的主要设计参数,即根部直径、锥体段长度及材料弹性模量,对海缆弯曲挠度、曲率及等效应力分布的影响.文中原创性地提出了弯曲加强器组合设计参数φ(t,L,E).通过定量分析确定了其与海缆最大曲率之间的近似线性关系,并由此设计了参数化的弯曲加强器设计流程.通过设计实例验证了组合参数与海缆最大曲率之间关系的准确性和参数化设计流程的有效性.     

基于以太网的水下自主航行器分布式控制系统研究

针对模块化小型 AUV 平台高速、宽带的数据通信需求和设备分散的特点,设计了一种分布式控制系统。 控制系统硬件采用基于网络的分布式架构,在较好地减少传输信号线,提高抗干扰能力的同时提高 AUV 平台的设备间兼容性和通信速率。 控制系统软件采用分层控制体系,由显控设备控制的任务层,控制计算机控制的自主层以及由微控制器节点控制的执行层,实现实时任务和控制命令的分离,减小任务层的运算量,方便软件的维护升级。 实航试验中 AUV 准确地完成了复杂的路径规划和地形测量任务,表明控制系统运行稳定可靠,为 AUV 平台的通用化、小型化设计提供参考。     

一种发射平台水面多弹分离过程的运动特性分析

水下运载器携带载荷至水面并快速完成分离是该类武器应用的重要环节。 以发射平台水面逐一发射多枚导弹的技术方案为背景,利用多刚体动力学模型对动基平台的水面多弹分离过程进行了数学建模。 在方案初步设计阶段,将三维模型进一步简化为一维模型,编写了可实现任意装填枚数的动基平台水面多弹分离过程动力学仿真软件;分析了平台出水速度、导弹装填枚数以及导弹发射间隔等参数对分离过程运动特性的影响;得到了发射平台水面发射多枚导弹的弹道变化规律。 计算结果具有一定的工程应用参考价值。     

小型水下运载器快速上浮导弹发射过程扰动分析

区别于传统潜艇发射导弹,小型水下运载器由于尺寸小、重量轻、上浮速度快,导弹发射过程对其动力学特性具有重要影响。针对小型快速上浮运载器,对上浮过程、发射过程及开盖过程扰动进行建模,并对典型上浮发射导弹过程进行仿真分析。结果表明,开盖及发射过程对运载器弹道及姿态的扰动较小,而对上浮速度影响较大,发射后运载器控制效率显著下降。     

人工智能在水下攻防体系中的应用构想

简要介绍了人工智能的概念和神经网络、浅层学习算法、强化学习等技术的发展,结合军事上的水下攻防作战,对人工智能技术在潜艇指挥控制和UUV群协同作战中可能的一些应用形式或方向进行了构想,有关构想可供后续更深入的应用方案研究提供参考借鉴。     

岛礁附近浮式平台运动响应特性数值分析

利用基于开源平台Open FOAM自主开发的船舶与海洋工程水动力性能求解器naoe-FOAM-SJTU,数值模拟了近岛礁环境下规则波的演化特性以及带有系泊系统的浮式平台在相应波浪作用下的水动力性能。对于平台的水动力性能的研究发现,仿真结果与试验结果在平台自由衰减运动固有周期及RAO(response amplitude operator)方面吻合良好。对于波浪在近岛礁地形下的演化现象的研究,分析了波浪演化不对称性特性的成因,并分别给出了不同参数下波浪在地形上爬升时演化的具体特性,对于波高变化及波浪演化的频率成分进行量化的探究。研究发现,波浪周期越大,波高变化越明显,演化的非线性现象越明显,且波浪随着传播距离的增大演化出的阶数也在增大。     

探讨超疏水技术在水下航行器上的应用

超疏水技术通过在材料表面涂覆憎水的低浸润性涂层,导致水滴在其表面无法滑动铺展而保持球形滚动状,提升材料抗腐蚀、防污自清洁能力。 由于特殊的浸润特性,超疏水材料在水下航行器上的研究得到越来越多的关注。 超疏水技术有效地解决困扰水下航行器发展的瓶颈问题,降低航行阻力,噪音和提升防污抗腐蚀能力。 着重介绍超疏水技术在水下航行器减阻、防污抗腐蚀和降噪领域的应用现状。     

可浮动自锁式深海气密采水器的研制

深海海水中气体的含量可以在一定程度上标识深海资源蕴藏量,因而实现对深海海水的气密采样意义重大.为此设计了一种可浮动的自锁装置,并采用压力自适应平衡原理,实现了对深海海水的气密采样.实验室和海上试验结果均表明深海气密采水器在装上可浮动自锁装置后耐压能力和气密性都得到了有效的提高,对初始压强为1.208 MPa的N2气保压2 h,压力损失不到1.2%,并成功地实现了对960 m深的海水样品的气密采样.此样品中CH4浓度为5.44 nmol/dm^3,CO2浓度为140.6nmol/dm^3.该可浮动自锁式深海气密采水器的研制为深海资源勘探分析提供了必要的技术支持.     

自动水下航行器测量子系统实时多任务软件设计

针对多传感器测量系统中存在的单任务软件系统很难实现同步、实时测量的问题,引入了实时多任务操作系统。基于开放式、面向任务、模块化设计思想,研究了自动水下航行观测平台测量子系统的多任务软件系统。描述了多任务软件的静态结构和动态模型,实现了多传感器测量任务并发执行,保证了各个传感器测量数据的实时性和有效性。