2012年 第7卷 第6期
潜艇排水量大小与其总体性能密切相关，随着潜艇技术的发展，存在潜艇排水量不断增加而导致其总体性能降低的问题。为提升潜艇的综合作战能力，需有效控制排水量。德国212A型和俄罗斯“拉达”级等世界先进常规潜艇的排水量及其变化趋势分析结果表明，当今具代表性的世界先进常规潜艇的正常排水量约为1 500～1 700 t；通过对组成常规潜艇排水量的载荷进行分解分类，分析了各类载荷占常规潜艇排水量的比例（载荷系数），得出常规潜艇排水量的载荷权重（结构重量约占40％，动力装置约占20％～30%）。通过对影响潜艇排水量的主要因素的分析，提出以总体优化设计技术为手段，以动力装置和船体结构为重点的排水量控制途径。
作为美海军新型多任务驱逐舰DDG-1000的关键技术之一，全舰计算环境（TSCE）代表了舰船信息系统集成技术的先进水平，带来了舰船系统设计和集成方式的变化。在描述TSCE的项目背景、系统概况、技术架构、任务系统以及海军开放式体系结构（OA）等的基础上，分析全舰计算环境基础设施（TSCE-I）的结构和组成，包括数据处理、适配、人机接口、网络等基础设施，以及实现面向服务架构（SOA）的相关技术权衡，得出公共计算服务环境是未来舰船提高综合作战能力和信息化水平的有效手段。并根据分析研究，提出了开展TSCE研制必须突破的几项主要关键技术。
为研究爆点位置对导弹接触爆炸下船体板架破坏所造成的影响，通过有限元模拟研究加筋板架在由2种药量和4个爆点位置组合成的8种工况下的破坏过程、破口大小及变形能，对比分析同种药量下爆点位置对加筋板架破坏的影响。结果表明：相同药量的炸药在加筋板架的不同爆点位置接触爆炸时，所产生破口大小间的差异可达20%以上，药量较小时，破口形貌的差别也较大；炸药在肋骨与纵骨交汇处爆炸时，与相同炸药在板格中心爆炸相比，加强筋的变形能可高出2倍左右，加筋板架的变形能则可高出40%以上。
阐述了AUTODYN软件模拟水下爆炸气泡的原理及过程，通过球对称模型以及重力场中气泡的实验数据与AUTODYN计算结果的对比，验证其在计算气泡脉动时间和压力等方面的计算精度，并以此为基础研究近壁面水下爆炸气泡的动力学特征以及影响因素，包括无量纲距离对气泡形状的影响，固壁面对气泡最大半径、脉动周期和射流时间的影响，以及近固壁面气泡射流速度及压力的变化等，总结相关规律，为气泡的数值模拟研究提供参考。
风载是综合集成桅杆复合材料天线罩所受的主要载荷之一，研究天线罩的风载特性将对复合材料天线罩的结构设计具有重要指导意义。采用试验和数值模拟的方法对倾斜侧壁正八边形天线罩的风载特性进行研究，分析天线罩表面平均压力系数和脉动压力系数的周向分布规律，以及Strouhal数（St 数）随雷诺数（Re 数）和风向角的变化规律，并将计算结果与试验结果进行比较分析。研究结果表明：平均压力系数和脉动压力系数沿周向分布变化较大，不同风向角下St 数随Re 的增加趋于稳定值，平均压力系数和脉动压力系数计算值与试验值基本相近。
为研究凹陷对环肋圆柱壳水下振动与声辐射的影响，采用结构有限元耦合流体边界元方法，通过FOR?TRAN代码计算流体附加质量和附加阻尼，用DMAP代码将附加质量和附加阻尼矩阵同结构质量和结构阻尼矩阵叠加，实现了流固耦合计算，得到了在不同凹陷范围、凹陷深度、凹陷位置，以及力作用点与凹陷的相对位置时，圆柱壳的水下均方法向速度级和辐射声功率级频响曲线。分析结果表明：当力的作用点不在凹陷位置时，凹陷对圆柱壳的水下振动与辐射噪声影响很小，可以忽略；当力的作用点在凹陷位置时，带有凹陷的圆柱壳水下均方法向速度级和辐射声功率级的分贝值明显高于无凹陷时的情形，曲线峰值相差达4 dB。因此，在对带有凹陷的环肋圆柱壳进行试验研究时，应尽量避免激励力作用在凹陷位置，这样得到的结果会更准确。
基于结构动力学优化设计理论，研究了潜艇典型舱段双层圆柱壳舷间高传递损失复合托板结构。通过初步优化，得到隔振效果最优的刚性阻振质量块的最优截面尺寸和布设位置，并将最优参数的刚性阻振质量块等效为相同截面惯性矩的球扁钢。在满足舱段总重量及危险截面结构强度的约束条件下，以舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级为目标函数，对高传递损失复合托板的开孔半径和托板角度进行动力学优化设计，得到最优振动特性的复合托板形式。由优化结果得到，在中、高频段内，高传递损失复合托板有明显的降噪作用，舱段非耐压壳体全频域内的平均振动加速度级降低了1.66 dB。
随着补给舰船的大型化，补给舰船中的液舱晃荡问题开始凸显。为给大型补给舰船的液舱结构设计提供方便、可靠的晃荡载荷输入，基于改进的VOF法，以Youngs法重构自由液面，结合部分单元参数概念，提出了一种精度更高且数值稳定的、处理非矩形复杂舱室边界晃荡载荷的计算方法。通过对不同装载情况的液舱晃荡进行数值分析，并与Hirt-Nichols算法以及实验结果进行对比，证明该方法可有效改进自由表面的模拟效果，提高舱室内部速度、加速度和压力的预报精度。网格敏感性分析证明该方法的数值稳定性较好，较粗的网格也能达到较高的精度。所建立的晃荡载荷计算方法可用于对补给舰船的液舱晃荡设计载荷进行快速、准确的预报。
作为一种高性能船型，三体船受到了研究人员的广泛关注。由于侧体位置对三体船剩余阻力会产生影响，为了研究倾斜侧体对三体船阻力性能的影响，设计了一种新型的倾斜侧体三体船，并在拖曳水池中开展了相应的船模阻力试验。试验中，针对这种新型的斜侧体三体船，采用船模拖曳的试验方法测量了不同装载情况侧体多个倾斜角度下的三体船裸船体阻力。而后，依据傅汝德假定对试验数据进行了计算，分析并讨论侧体倾斜角度对三体船剩余阻力的影响。试验结果表明，选择侧体合适的倾斜角度有利于降低三体船的航行阻力，为此类船型的设计尤其是快速性方面的研究和设计提供参考。
为模拟海洋温跃层环境，检验所设计的水下热滑翔机在温跃层中的水动力性能，根据相似理论分析了温度梯度为0.2 ℃/m及水深10 m以下的海洋温跃层模拟水池的各项特征：缩尺比、水池主尺度、温度场和动力相似数。采用数值计算和理论计算方法，预测了设计水池中的待试模型与实体水下热滑翔机的阻力，并对二者进行比较，验证了所设计的水池模拟的水动力效果。以传感器阵列测量水池的温度梯度，验证了温度场相似的设计目标。通过研究和试验，验证了海洋温跃层模拟水池的可行性和可靠性。研究表明：用于水下热滑翔机水动力及相变性能研究的海洋温跃层模拟水池，其水流温度梯度需为实际温跃层温度梯度的缩尺比的平方倍；模拟海洋温跃层的室内水池通过选取合理的几何尺寸，可以抑制阻塞效应、浅水效应及池壁效应的不良影响。
管道内水锤波速受管道自身以及管内流体等多种因素的影响，在实际工程中，管内流体性质变化以及管道的结构材质的不同都会引起对应水锤波速的变化。选取了两种典型的波速变化情况——整管波速变化与管路中不同位置局部波速变化，利用一维流体软件FLOWMASTER对其进行仿真分析，着重研究这两种情况下波速变化对管内水锤压力波幅值与周期的影响。在整管波速变化情况中，考虑当阀门关闭时间与关阀水锤周期之间的大小关系不同时波速变化对水锤现象的影响，以使结论更为合理全面。在局部波速变化情况中，改进了用平均波速变化来分析局部波速变化的方法，引入了波的散射理论对位置变化带来的影响，并进行了分析，比较了管路中各个典型位置上波速变化所对应的水锤现象，突出了波速变化位置的影响，可为管路设计与水锤防护提供参考。
针对舰（潜）艇动力平台模拟训练的需要，分析训练仿真系统的发展现状，研究舰船动力训练仿真系统设计中的基本体系结构和关键技术问题。在此基础上，结合典型的潜艇动力平台系统，给出训练仿真系统的详细设计方法和实现技术，包括训练仿真系统的功能要求分析、总体体系结构设计、软件系统设计、实时性能仿真模块化模型的建立方法和模型库的构建与实现，以及硬件接口系统的设计技术等。
针对全柴联合动力装置单轴工作制和三机工作制相应的联控曲线以保证推进性能综合最优的需求，运用计算机仿真方法对某全柴联合动力装置的单轴工作制和三机工作制的联控曲线进行研究。首先，建立推进系统各部件的数学模型并将它们集成为整个推进系统的数学模型。基于这些数学模型和仿真计算，运用“船—机—桨”匹配原理提出特殊工作制联控曲线的一般设计原则，经实船使用，证明所设计的联控曲线能有效实现原设计目的。
针对潜艇存在的空调系统能耗高、舱室温、湿度控制难等问题，综合分析了空调系统中的大温差低温送风以及变风量空调的特点与应用技术现状，结合潜艇舱室空调的热负荷特征，提出了将大温差低温送风、变风量控制和温、湿度独立控制相结合的系统技术方案，克服了传统活塞式半封闭压缩机效率低、大温差低温送风系统送风下坠、射流冷风感等技术问题。通过与目前的常规定量空调系统进行对比分析发现，该方案可降低系统能耗30%，增强了空调降温除湿的调节和控制能力，并且通过减少空调送风量和送水量，使空调风机噪声降低了5 dB，减小了设备及管系的尺寸和重量，有利于潜艇舱室噪声以及空间布置和排水量的控制。
液体除湿空调克服了传统空调除湿与制冷能力不匹配的问题，因而受到广泛关注。针对潜艇舱内的热湿环境，分析了液体除湿空调系统应用于潜艇的可行性，在综合考虑潜艇舱室空间布局和系统节能性要求的基础上，提出为目前的空调系统增加除湿剂循环系统，并根据系统的要求分析工作原理，改进空调器的设计，甄选除湿剂类型，解决除湿剂再生的难题，设计出一种满足潜艇舱室环境要求的液体除湿空调系统，实现潜艇舱室低耗安静除湿功能。
在基于集中指挥的舰船对空自防御作战中，目标指示时间对目标的拦截次数有较大影响。为精确反映目标指示时间对拦截次数的影响，建立了集中指挥方式下的舰空导弹拦截次数计算模型。首先，根据集中指挥方式下的对空自防御作战过程，得到单发射单元对目标拦截次数的模型，然后将多发射单元对目标拦截次数计算问题转换为多个单发射单元对目标拦截次数计算的问题，从而得到多发射单元对目标拦截次数的模型。对不同目标指示时间、雷达跟踪距离、发射单元数条件下的拦截次数进行计算，结果表明，计算模型能够反映目标指示时间、雷达跟踪距离以及发射单元对拦截次数的影响。
为了验证火箭弹系统六自由度仿真模型的可信性，建立用于弹道重构的系统状态模型和基于GPS观测数据的量测模型，运用无迹卡尔曼滤波（UKF）算法和TIC不等式系数法，探讨仿真模型静、动态性能的验证方法。以某型舰载火箭弹系统为研究对象，通过重构火箭弹飞行状态的误差参数，对其仿真模型进行定量验证。仿真结果表明，利用弹道重构方法对六自由度弹道仿真模型进行验证是有效的。
舰船水下电场信号作为重要的物理特性已受到广泛的关注和研究。通过研制船模并进行水下电场实验室测量来了解实船水下电场分布情况，可以较好地解决舰船水下电场的海上测量较困难这一问题。通过引入相似性原理，分析比例船模的电场分布与实船电场分布的相似性关系，提出满足相似性的电场船模设计准则，实船和船模水下电场对比实验验证了相似性准则的有效性。
按照国家标准要求，可靠性试验方案的制定、判别标准和试验结果判定方法的确定均非常复杂，处理不当，易使参试方和承制方对试验结论产生分歧，导致可靠性试验难以展开，尤其对于诸如电动风机、泵组、阀门等舰船通用机电产品而言更是如此。为解决这一问题，促进可靠性试验工作的落实，依据可靠性试验的有关标准和要求，通过对标准试验方法的合理分析，提出了适用于舰船通用机电产品的可靠性试验方法。该方法简单、实用，易于理解和结果判定，可为舰船通用机电产品的可靠性试验验收工作提供新思路。
