水下蓄能式发射装置结构优化

为研究新型水下蓄能式鱼雷发射装置,建立了水下蓄能式发射装置发射过程数学模型.运用遗传算法对水下蓄能式发射装置结构参数和内弹道参数进行了优化计算,在优化过程中,针对参数多、单位及数值数量级不同的情况,采用参数归一化处理成无量纲值,把多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用罚函数法处理约束条件.优化结果表明:优化后的结构...     

大直径UUV耐压壳体的结构设计

耐压壳体是UUV的重要部件,目前国内还未见对直径大于533 mm耐压壳体的结构设计有相关报道。以一种大型远程AUV的耐压壳体的结构设计为例,对大直径耐压壳体的强度计算、密封、防腐进行了较为详细的论述,以供设计大型UUV耐压壳体作参考。     

多级活塞缸式发射装置结构安全性分析

多级活塞缸式发射装置作为新型冷发射方式之一,具有兼容不同弹径、免装填等优点。为研究多级活塞缸式发射装置的结构安全性,通过理论分析、数值仿真等方法对多级活塞缸式发射装置的运动过程进行了梳理,分析了多级活塞缸式发射装置中缓冲材料的吸能需求,并揭示了结构质量特性偏差、装配姿态偏差、燃气动力偏差、缓冲材料特性偏差等因素对导弹离台姿态的影响规律。多级活塞缸式发射装置的运动规律由各级缸筒的几何参数和被推动导弹的质量参数决定,对缓冲吸能的需求较高,多模块的多级活塞缸式发射装置中导弹的离台姿态更加稳定。研究结果可为多级活塞缸式发射装置安全性设计提供理论支撑,为多级活塞缸式发射武器系统提供指标分解依据。     

水下航行器环肋复合材料耐压壳6σ优化设计

为了得到更可靠的水下航行器环肋复合材料耐压壳结构,考虑复合材料各向异性和加工不可控性对结构性能影响,将6σ设计理论引入环肋复合材料耐压壳优化设计中。应用蒙特卡洛抽样模拟方法对耐压壳结构进行可靠性分析,借助径向基函数神经网络近似模型技术,以σ水平为评价指标对环肋复合材料耐压壳结构进行考虑可靠性的优化设计。结果表明,虽然6σ优化相比确定性优化结果增加3.11 kg质量,但将耐压壳结构性能约束的σ水平提高到了8σ以上,可靠度达到100%,得到了兼顾结构质量和可靠性的最优方案。可见所提基于径向基函数神经网络近似模型技术的6σ设计与可靠性评估相结合优化方法,可以准确、高效、可靠地对水下航行器环肋复合材料耐压壳进行优化,合理解决随机因素变化导致结构可靠性不高的问题。     

基于声固耦合法的环肋壳水下冲击数值仿真试验

环肋壳是潜艇耐压壳的常见结构形式之一,水下冲击响应分析对潜艇抗水下爆炸设计具有重要意义。利用声固耦合法对由环肋圆筒和2个半球组成的小型潜艇耐压壳简化模型进行水下冲击数值仿真试验,分析环肋壳在水下爆炸载荷作用下的瞬态动力响应。结果表明：该方法在流固耦合面上会形成局部空化,中截面上迎爆面的塑性应变小于背爆源,可为潜艇耐压壳的优化设计提供参考。     

读者之声

福建读者张雷、江苏读者范小敏等来信询问潜艇内的氧气是从哪里来的? 答:氧气是人赖以生存的基本条件,没有氧气,人就会窒息而死。特别是在水下数百米长期潜航的潜艇艇员,更是视氧气为生命。潜艇是一种被耐压壳体和非耐压壳体密闭的水下舰艇,潜艇艇员在潜艇中是通过以下4种装置获得足够的氧气的:通气管装置、空调装置、空气再生装置和空气净化装置。通气管装置是一种可以升降的管子,潜艇有时在距水面几米或几十米深的地方伸出潜望镜观察水面     

水下多弹发射流场仿真分析

针对水下多弹发射时发射装置开盖角度、海水温度、发射水深、发射平台速度对导弹和发射装置的影响问题,将导弹运动、高温状态下液气相变、气体压缩性和水不可压缩性等因素综合起来,应用商业Fluent软件,通过采用动网格技术、VOF模型、多组分计算模型和RNGκ-ε湍流模型,对导弹从点火一直到飞离发射装置整个发射过程进行了导弹运动与流场参数耦合的、三维非定常的、发射装置内外流场的数值仿真,得到了三种开盖角度、三种海水温度、五种发射水深、三种发射平台速度下导弹运动参数和发射装置流场载荷的变化规律,为水下多弹发射装置的结构设计提供了借鉴和参考。     

蓄能式液压发射装置设计与分析

为了控制传统往复泵式武器发射装置发射武器时产生的剧烈喷注噪声,基于空气弹簧理论,提出了蓄能式液压平衡发射装置的设计方案.设计方案采用高压气体作为能量存储媒介,易于工程实现.基于水压平衡式发射模块的数学模型,建立了蓄能式发射装置发射武器的内弹道模型,并开展了仿真计算.仿真表明改进发射装置可以顺利完成武器发射任务,发射时间...     

基于ANSYS的复合材料耐压壳体的有限元分析

用有限元软件ANSYS建立复合材料耐压壳体的有限元模型,建模中将纤维缠绕层作为层合板来处理。耐压壳体柱段采用螺旋方式缠绕,忽略封头处缠绕层厚度及缠绕角度不断变化。针对耐压壳体承受外压均布载荷的状况,分析其在该状况下的应力、模态等特性。     

基于有限元法的耐压壳体连接法兰方案优化

耐压壳体是UUV结构中最重要的组成部分之一,其结构强度是深海耐压和总体性能的重要保证,也关系到UUV自身的安全和任务的成功。采用有限元法对UUV迎流段前法兰进行了耐压强度分析,通过对不同加强方案的分析和比较,指导了某型UUV耐压壳体的改进设计。     

火箭弹自力弹射内弹道特性

为消除火箭弹发射尾焰对发射装置周围人员及设备的威胁,提出了一种火箭弹自力弹射技术方案,将发射尾焰限制在发射筒内直至弹尾离筒。基于经典内弹道学推导得到火箭弹自力弹射的内弹道数学模型,并进行了低压室初始长度300 mm、低压室初始长度300 mm与低压室开有2个孔径为15 mm的孔、低压室初始长度150 mm 3种工况共5发实弹的验证试验。对比仿真数据与试验数据发现：二者低压室压强随时间变化曲线的一致性较好;低压室压强峰值的最大相对误差为9.29%,弹体出筒瞬间速度的最大相对误差为5.24%,模型的有效性得到验证。以自力弹射内弹道模型为基础,分析低压室开孔、低压室初始长度、发射筒长度、发动机流量对其内弹道特性的影响,为火箭弹自力弹射的内弹道研究提供了理论参考。     

非爆破柔性气缸弹射器研究

研究一种基于压缩气体静音发射的柔性气缸弹射器,实现了在约束且不爆破的情况下对弹射物变距离做功。通过弹射理论分析、仿真计算和实验验证相结合的方法,对柔性气缸弹射器动力学特性进行研究。结果表明：柔性气缸折叠压缩、充气展开弹射能实现对弹射物的发射,弹射过程无爆破现象;弹射器弹射能力受到柔性气缸初始长度、柔性气缸与弹射物的接触面积、柔性气缸压力等因素的影响。在对不同初始长度柔性气缸的弹射能力的研究中发现：柔性气缸初始长度越长、折叠量越大,柔性气缸展开弹射的作用距离就越大,弹射能力也就越强;通过4个1 000 mm×2 000 mm 规格的柔性气缸组在2 MPa压力作用下弹射质量60 t弹射物可产生4.6 MJ能量,可实现对大质量物体的弹射。该研究成果对实现高压气体可控能量释放与大质量弹射技术研究具有参考意义。     

提拉缸式鱼雷发射装置内弹道建模与试验

为解决水面舰艇鱼雷发射作战准备时间长,载弹保障能力差的问题,提出了一种水面舰艇提拉缸式鱼雷发射装置方案。采用Simulink和Adams联合仿真的方式,建立发射装置高压空气发射过程的动力学模型,进行仿真分析,并基于小型原理样机对仿真结果进行了试验验证。仿真和试验结果表明：在气瓶压力为25 MPa时,发射过程中提拉缸峰值压力为9.3 MPa,整个装置零部件间最大接触力为66.6 kN,鱼雷出管速度达到14.7 m/s,最大加速度为236 m/s²,发射时间为0.14 s;研究结果验证了以提拉缸为动力组件的轻型鱼雷发射方案是可行的。     

潜艇发射武器后舱室压力变化特点和规律研究

为了研究潜艇发射武器后舱室气压变化对艇员健康的影响,基于潜艇武器发射装置的基本原理、气体状态方程和气压传动理论,建立了舱内气压变化的方程。通过仿真,详细分析了武器发射后舱室压力变化的特点和规律,指出了不同条件下发射武器会对人体健康造成不同程度的影响,并结合人体生理学和防护理论,给出了气压控制的建议。     

液压平衡式水下武器发射系统仿真分析

基于潜艇水下武器发射系统的物理特性，建立了水压平衡式水下武器发射系统的数学模型，分别给出了原动力模块、液压转换模块、武器系统运动子模块的数学模型。根据平衡式发射的特点，模型中采用压力增量作为参数，将水缸、发射水柜和发射管视为3个压力均匀的工作腔，在活塞组件、武器及推动海水间建立线性关系，大大简化了模型的复杂度。应用控制体分析方法，建立了液压平衡系统的控制方程。利用Matlab/Simulink软件，对发射过程进行了动态仿真。仿真结果与武器发射试验所得到的数据符合良好，表明所建立的数学模型能够用于该系统的动态分析。     

电热加速器集总参数模型弹道效应分析

电热轻气炮是实现弹丸超高速发射的一种有效途径，在其放电过程中，电能密度，充气压力，药室容积以及工质种类等参数是影响系统弹道性能的重要因素，本文在给出电热轻气炮数学模型基础上，利用所建内模弹道与放电回路的耦合编码详细分析了主要系统参数地弹道性能，能量利用率的影响，以１２．７ｍｍ口径氦工质电热轻气炮为例，在弹丸质量为８ｇ时，对系统参数进行了优化设计。     

发射装置可靠性的模糊预计方法

潜艇鱼雷发射装置的可靠性直接关系到潜艇武器系统的作战效能。为了保证发射装置的可靠性及制定合理的维修决策,探讨了一种在已知某一单元的可靠度,确定系统其他单元可靠度的预计方法,并进行发射系统可靠性的整体评定。     

基于模糊数的发射装置模糊可靠性分析

鱼雷发射装置的可靠性直接关系到潜艇武器系统的整体作战效能。考虑到可靠性分析中影响因素的模糊性,本文引入模糊数的概念,对潜艇鱼雷发射装置的可靠性进行分析,并基于模糊数的运算法则,给出了串联系统模糊可靠度的计算方法。     

鱼雷发射装置应急挡板的操控改进方案

潜艇鱼雷发射装置实现无泡隐蔽发射是潜艇隐蔽作战的重要保证,而无泡装置的工作效能则对此起着决定作用。针对潜艇无泡发射装置的工作原理,分析了应急挡板在各种工况下的实际操控效果,并指出在大深度实施无泡发射时,现有电动液压操纵模式存在的显著弊端。鉴于此,提出了将电动液压操纵系统中的固定时间继电器替换为自动调节控制器的改进方案。基于实际技战术需求和潜艇装备特点,设计了一种简便易行的自动调节控制器,并对其中的关键问题进行了论述。