液压驱动仿生推进器运动特性的数值仿真

奇鳍/对鳍(MPF)模式的波动鳍有着许多出众的优点,其推进性能受自身结构及波形变化规律的影响较大。根据液压驱动的仿生推进器运动学模型,从理论上分析了液压参数对波形参数的影响。在Matlab软件中,搭建了仿生推进器液压系统的运动仿真模型,研究了液压系统参数对多个波动鳍波形参数之间关联影响,提出了消除波形参数关联变化的补偿方法。研究了仿生推进器在启动、停止过程中波形参数的变化规律。开展了液压驱动的仿生推进器装置的相关试验,验证了前面分析得出的结论。对仿生推进器运动特性的研究,可以进一步全面地了解其动态特性,对深入研究波动鳍的推进机理、提高仿生推进器的性能等具有重要的意义。     

单柔性长鳍渡动仿生推进器的设计与实现

单柔性长鳍波动仿生推进器是一种模拟鱼类“尼罗河魔鬼”的长背鳍波动推进方式而设计的新型水下仿生推进装置。本文首先给出了波动仿生推进器的设计目标和总体设计思路,然后对柔性长鳍、机械结构、控制系统、致动器等进行了详细设计。最后,对系统进行了机械可靠性和密封性测试、电气联调、以及水池试验,并给出了相关的试验结果。研究结果表明系统的机械结构和密封特性满足设计要求,控制和传感系统工作稳定可靠。此外,水池试验结果也验证了柔性长鳍波动推进机理研究的相关结论。     

新型水下集成电机推进装置的泵喷射推进器结构原理及特点分析

介绍了一种新型水下集成电机推进装置（IMP）中应用的泵喷射推进器。文中详细阐述了泵喷射推进器的结构、原理及其技术特点,并把其与传统的螺旋桨推进方式作比较：泵喷射推进器具有推进效率高、噪声低、操纵性好和适应性强等优点。展望了泵喷射推进技术的应用前景,泵喷射推进器与特种电机集成为一体（IMP）后具有效率高、所占空间小等优点,可用于无人潜航器、轻型鱼雷、重型鱼雷和潜艇等的推进系统。     

水下仿鱼推进器的分析

鱼类推进模式分为波动和摆动推进模式,由此产生了仿鱼推进机理及推进技术.仿鱼推进系统设计主要包括诸如载体和推进器(鳍)的结构与形态、鳍的力学特性(惯量和硬度等)、致动机构选择与布置、传感器的选择与布置等问题.     

基于协同优化的鱼雷多学科设计优化

为了使用多学科设计优化方法解决鱼雷总体设计中的并行设计、耦合变量等难题,提高鱼雷总体性能,该文提出了以最大航程为目标函数,对涉及到的航程、外形、推进器及能供学科进行多学科分析,并利用基于协同优化算法的多学科设计优化方法对鱼雷外形及推进器进行设计优化.仿真结果表明,该方法能够提高鱼雷航程.     

变速鱼雷推进器动态模型理论研究

传统鱼雷推进器静态模型已无法满足变速鱼雷的建模需要，为了解决这一问题，在国内外学者研究的基础上，运用流体动力学方法，建立了鱼雷推进器比较精确的动态模型。该模型是以推进器来流速度和螺旋桨转速为状态变量，以电机施加转矩为输入，螺旋桨推力和转矩为输出的。     

水中兵器领域的主要研究热点

采用激光、光纤等新型陀螺组成的捷联惯性导航系统是鱼雷惯导的重要发展方向、鱼雷电动力推进技术向高比能动力电池和高效、低噪的电杉推进器一体化装置（IMP）发展;水雷主要的研究热点有引信智能化、远程投送、隐身性、防炸与抗灭技术;深弹技术主要向远射程、高精度、有动力制导、多用途、低成本等方向发展。     

基于二次攻击模式的反鱼雷鱼雷弹道组织和动力推进模式

包括反鱼雷鱼雷(ATT)等硬杀伤手段在内的反鱼雷作战能力,对于大型舰艇至关重要。针对ATT自来袭鱼雷的前半球发起迎击,命中概率低,提出了迎击+追击的二次攻击模式,并给出了弹道组织和理论分析方法。该二次攻击模式可在迎击失败的条件下再进行追击,可显著提高拦截命中概率。结合二次攻击模式的理论弹道计算,通过对火箭喷气推进、常规涡轮机推进以及涡轮泵喷水推进等多种推进模式的对比分析,给出了各种推进模式下ATT的理论作战性能指标。采用涡轮泵推进,可支持二次攻击的允许发射距离超过20 cab,是火箭推进模式允许发射距离的2.3倍。综合考虑通用性、实现性和发展潜力等因素,涡轮泵是适合于ATT使用的动力推进模式。     

鱼雷热动力推进系统仿真技术展望

传统的设计-试验-修改设计-试验的热动力研究模式已经成为制约热动力鱼雷发展的瓶颈,因此迫切需要开展动力系统仿真技术研究。本文介绍了适用于动力系统的典型仿真软件,分析了近几年来鱼雷动力仿真研究的现状,提出了针对鱼雷动力推进系统的计算机仿真、半实物仿真、虚拟样机等基本仿真研究方法,展望了动力仿真技术的未来发展方向,为新型鱼雷热动力的研发探索新途径。     

三关节仿生机器鱼的设计与验证

为提高推进模式机器仿生鱼的游动效率,以鲨鱼为仿生对象,设计一种三关节仿生机器鱼平台。依据鯵 科鱼类游动机理,采用大扭矩舵机模拟鲨鱼的摆动,通过CPG 的控制算法实现机器鱼在不同速度档位的游动、转弯 等动作,通过PID 算法实现了机器鱼的定向巡航游动,并对机器鱼样机进行测试验证。测试结果表明,该设计可为 三关节仿生机器鱼设计提供参考。     

人造侧线系统综述

侧线系统是水中动物特别是鱼类的重要感知系统,可以帮助动物有效感知周围的水动态环境信息。在水中机器人,特别是仿生机器鱼上设计和安装人造侧线系统,是当前水中机器人研究的新方向和热点。概述了鱼类侧线系统的结构特点和感知原理;介绍了人造侧线系统的实现原理和的实验研究状况;分析了人造侧线系统研究存在的一些难点和问题,并对今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

火箭助飞鱼雷水下水平发射弹道设计

为了实现火箭助飞鱼雷采用潜艇鱼雷发射管发射，对火箭助飞鱼雷的水下水平发射的有关问题进行了探索性研究，设计了火箭助飞鱼雷运载器的总体方案并进行了弹道规划，提出了火箭助飞鱼雷倾斜出水并偏航避艇的水下弹道运动方式。运用动量和动量矩定理，在运载器体坐标系下建立了运载器的6自由度弹道数学模型，提出了相应的弹道控制规律，并在MATLAB／Simulink环境下对火箭助飞鱼雷运载器的水下弹道进行了数值仿真，结果表明，火箭助飞鱼雷的总体方案及弹道规划方案可行，通过操舵控制可以实现运载器倾斜出水并偏航避艇的设计要求。     

基于水声对抗系统的鱼雷噪声仿真研究

鱼雷仿真是水声对抗仿真系统中的重要组成部分,其仿真效果对水声对抗仿真整体性能有着重要影响。以潜射声自导反舰鱼雷为例,论述了鱼雷噪声仿真的实现过程和关键技术,包括鱼雷出管声仿真,鱼雷航行辐射噪声仿真,弹道仿真等具体内容。该方法可以体现鱼雷噪声的声学特征,可以用于水声对抗方法研究,系统测试等方面。     

鱼雷攻击有利扇区和不利扇区探讨

鱼雷攻击有利扇区和不利扇区是潜艇和水面舰艇双方进行水下威胁判断以及防御鱼雷攻击必须解决的问题。通过对鱼雷攻击命中条件的分析认为，在舰艇周围存在一个鱼雷攻击有利扇区或不利扇区，我方舰艇可以使用鱼雷攻击目标而目标无法使用鱼雷攻击我方舰艇的区域就是舰艇鱼雷攻击有利扇区，也即目标鱼雷攻击不利扇区。通过对直航目标鱼雷攻击有利扇区和不利扇区的进一步分析表明，其区域大小与敌我双方的航速和所使用鱼雷的雷速、有效射程直接相关，这为水面舰艇或潜艇寻求消除敌方鱼雷攻击有利扇区带来的不利影响的方法奠定了基础。     

鱼雷战斗部技术研究现状及发展趋势

鉴于鱼雷战斗部技术的研究现状,通过以下5方面分析并展望了提高鱼雷战斗部爆炸威力的途径：研究新型战斗部结构,实现定向聚能爆破;研究新型高能炸药,提高战斗部的毁伤威力;加大鱼雷口径,大幅度增加装药量;采用先进工艺,提高炸药的装填密度;在必要情况下,采用核装药。提出了改进建议：在逐步提高研究手段和加强条件保障建设基础上重点开展鱼雷战斗部数值仿真研究和水下爆炸试验研究。     

水中爆炸对鱼雷壳体的毁伤准则和判据研究

研究水中爆炸鱼雷壳体的毁伤准则与判据。根据水中爆炸冲击波特征参量的一般形式,提出了一种毁伤准则,给出了基于毁伤律为“0-1”概率分布函数的毁伤准则与判据的获取方法。针对重型鱼雷1∶2环肋圆筒缩比模型进行了两种药量的海上爆炸试验,结合相似性变换得到了重型鱼雷壳体毁伤的定量判据。以该判据分析了各毁伤等级下的峰值超压和比冲量阈值。结果表明,在相同毁伤等级下,随着装药量增加,峰值超压阈值减小,而比冲量阈值增大;装药量越小,两种特征参量阈值的变化幅度越大。     

反鱼雷鱼雷战斗部对来袭鱼雷爆炸毁伤效应仿真

为了获得反鱼雷鱼雷(ATT)战斗部水中爆炸对来袭鱼雷的毁伤效应,以ANSYS LS-DYNA有限元分析软件为平台,对ATT攻击对象(来袭鱼雷)进行了较为系统的建模,并采用流固耦合算法针对ATT战斗部在不同距离、不同角度下对来袭鱼雷的爆炸毁伤效应进行了仿真计算,得出了ATT战斗部的毁伤半径、来袭鱼雷的毁伤判据以及ATT对来袭鱼雷的毁伤规律.仿真结果表明,在水中爆炸作用下,来袭鱼雷燃料舱段壳体较其他部分壳体更易发生变形或破裂.该研究可为鱼雷的毁伤效应评定及ATT战斗部研究提供参考.     

开拓创新 发展新概念鱼雷武器

从设计创新观点出发,介绍了国外近些年来出现的超空泡高速鱼雷和水下无人航行器等一些新概念鱼雷武器系统,并展望了未来水中兵器的发展趋势。     

.基于人造侧线系统的机器鱼游动模态感知研究

侧线系统是水生物感知周围水环境的重要感知器官。凭借侧线系统优良的感知能力,水生物可以做出合理游动模态来适应周围水环境。目前水下机器人面临着感知周围水环境信息的困难,所以我们提出依据水生物侧线系统的结构特点在机器鱼上设计人造侧线系统。我们这里探讨了箱鲀鱼侧线系统的结构特点和感知原理;介绍了机器鱼的人造侧线系统设计原理;并通过这套人造侧线系统来对机器鱼游动模态进行感知研究。