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2012年  第7卷  第3期

基于能力的装备保障性能研究
宋太亮, 王琴琴, 黄金娥
2012, 7(3): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.001
摘要:

从装备各自的设计特性角度出发而形成的武器装备发展思路,未能考虑能力需求,也未从能力的角度来评价研制的最终成果,造成装备部署后,形成的作战能力和保障能力滞缓。提出了保障能力的定义和内涵,并研究提出以能力需求为出发点,以“联合作战方案—使命任务—保障能力—保障性能—关键技术突破—能力设计实现—能力评价—能力发挥和保持”为主线,用形成的能力来评价研制成果的保障能力形成过程,同时提出了保证装备尽快形成保障能力的对策与措施。

航空母舰飞行甲板作业及弹药转运系统分析
史文强, 李彦庆, 陈练
2012, 7(3): 9-14. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.002
摘要:

飞行甲板作业是影响舰载机出动架次率的重要因素之一,而在飞行甲板作业中,弹药供应始终是一个难题。针对美国现役“尼米兹”级航母的使用特点,重点分析国外航空母舰飞行甲板作业的任务组成与时序,论述弹药转运系统的基本组成与流程,提出弹药需求量与弹药转运能力的匹配问题,最后总结美国“福特”级航空母舰新型弹药转运系统的特点,验证了弹药转运系统研究的必要性。

舰载平面阵天线布置中的电磁兼容性问题及控制措施
宋东安, 张崎, 温定娥, 方重华
2012, 7(3): 15-18,29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.003
摘要:

以平面阵天线为射频集成系统的典型研究对象,从电磁兼容性层面分别研究平面阵天线装舰的电磁特性、平面阵天线与传统离散天线装舰布置方式的区别,以及平面阵天线间主要的电磁干扰耦合方式。分析并提出阵面天线的应用将使得高场强分布由离散的舰面分布,改变为集中分布并向高空间发展,呈现出立体分布特性;改变原来天线的隔离度特性,将产生新的强近场环境的电磁干扰特征,对舰载天线和电子设备的优化布置产生重大影响。为解决平面阵天线带来的新问题,必须突破的关键技术将涉及辐射源、耦合途径和敏感设备的电磁分析、建模和试验验证等方面,电磁分析需要计入舰船物理环境和天线布置状态的影响。同时,在平面阵天线的优化布置尚无相关标准可依的情况下,可以先通过试验获取不同条件下天线间隔离度数据作为参考,并通过抑制表面波传输等手段进一步控制电磁兼容性。此外,还需加强对上层建筑的空间和频谱的管理,防止各平面阵天线间的相互干扰。

频率散射对船舶垂荡与纵摇耦合运动的影响
黄昆仑, 朱军, 葛义军
2012, 7(3): 19-24. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.004
摘要:
为研究遭遇频率散射现象对船舶垂荡与纵摇耦合运动所造成的影响,以某船为研究对象,假设船舶在顶浪航行,通过船舶纵向速度振荡产生频率散射。基于弗汝德—克雷洛夫假定,推导并得到了垂荡与纵摇耦合运动响应方程。采用切片法计算了耦合运动方程中的水动力系数。通过理论求解方法验证了数值求解耦合运动方程的准确性。同时,还分析了散射强度和散射频率单独对耦合运动的影响,以及两者对耦合运动的综合影响。结果表明,增大散射强度和散射频率可以减弱垂荡和纵摇耦合运动及其剧烈程度。
滑行艇阻力近似计算方法对比研究
张乔斌, 尹成彬, 吴开峰
2012, 7(3): 25-29. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.005
摘要:

结合滑行艇阻力理论的研究动态,采用查洁法和SIT法对美国滑行艇系列62中4667-1的阻力、浸湿面积、平均浸湿长度以及纵倾角进行研究,得到这两种方法的精度及适用范围。同时,还指出查洁法及SIT法能满足滑行艇起滑阶段的阻力预报,并编制了滑行艇阻力理论预报程序和软件界面,以为滑行艇初步设计阶段方案优选提供有力的工具。

基于OpenFOAM的螺旋桨敞水性能预报方法
郑巢生, 张志荣
2012, 7(3): 30-35. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.006
摘要:

为深入研究螺旋桨周围的粘流问题,基于面向对象的开源CFD 计算平台OpenFOAM,选择DTMBP4119桨作为对象,利用RANS方程计算了桨的敞水性能,并分别考察了网格依赖性和离散格式的影响。同时分析了不同半径处叶剖面的压力分布及桨前后的流场速度分布。为保证对流项离散的稳定性和高精度性,采用了二阶NVD格式Gamma混合差分格式,选取k-wSST模型作为湍流模型,压力速度耦合采用SIMPLE松弛算法。计算结果与试验数据吻合较好。研究建立了基于OpenFOAM的螺旋桨敞水性能预报方法。

基于翼剖面改型的空化抑制
邬伟, 熊鹰, 齐万江
2012, 7(3): 36-40,45. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.007
摘要:
为提高水翼抗空化的性能,对二维翼型的吸力面外形进行适当改造。首先通过数值计算对稳态无空化流场和稳态空化流场进行模拟,计算所得的吸力面压力系数与实验值吻合良好,验证了模型的可行性。在此基础上,采取基于阻碍回射流从而控制空化的思路,在翼型吸力面上设置微小方形凸起,并提出设置拱弧的新方案。通过对原翼型及两种改型的空化流场瞬态模拟,对比了不同时刻各模型气体体积分数云图所反映出的翼面空化程度差异。计算结果验证了阻流体对云状空化的抑制作用,同时表明设置拱弧阻流体的效果比方形阻流体好。
有限域液体附加质量对板结构振动特性的影响
曲飞, 李凯, 李祥宁, 杨雄辉
2012, 7(3): 41-45. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.008
摘要:

基于附加质量法、公式估算法以及流固耦合有限元方法对有限域流体与结构耦合振动特性进行计算分析,以方箱底板单面接触有限域的液体,以及双面分别接触有限域液体和无限域液体工况为例,通过一系列计算得出工程中处理附连水质量影响的一般方法和经验。给出处理有限流体域问题时附加质量法的一般适用准则,即当浸水参数h/b  0.1 时,利用附加质量法具有足够的工程计算精度,而当h/b > 0.1 时,建议采用流固耦合方法进行计算。

基于响应面法的强力甲板结构优化设计
黄重阳, 林焰, 于雁云
2012, 7(3): 46-50. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.009
摘要:

对于大型散货船,强力甲板是船体承受总纵弯矩及局部载荷的主要构件。特别是在压载工况下,强力甲板易出现结构问题,因此合理的强力甲板设计对船舶结构安全性和经济性十分重要。提出了基于响应面法的船体结构优化方法,并对一艘76 000 DWT散货船货舱段的强力甲板结构进行优化设计以验证该方法的有效性。在不同板厚尺寸、相同工况下进行甲板参数的灵敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力的基础上,应用响应面法的均匀设计试验方法,得出该舱段强力甲板最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度以及规范要求的最小厚度的约束条件下,对该舱段的强力甲板结构厚度进行优化。所得的优化结果说明该优化设计方法在实际工程中具有应用价值。

I型金属夹层结构连接构件强度数值计算方法
王虎, 程远胜, 刘均
2012, 7(3): 51-56. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.010
摘要:
激光焊接钢质夹层结构在国外已用于实船,其连接构件的强度特性是设计者关注的关键问题之一。应用有限元分析软件ANSYS,提出采用壳体连接技术和子模型法,对I型金属夹层结构的两种典型连接构件进行强度分析。通过与全部体单元模型计算结果进行对比,分析了多点约束、自由度耦合、约束方程和端面壳4种壳体连接方法和子模型法计算连接构件在面内、面外载荷作用下强度的计算精度。结果对比表明,在主模型网格划分合理的情况下,采用端面壳、壳—体多点约束的子模型法可取得较好的计算精度与操作简便性的平衡,同时,还可大大降低计算规模。
双向正交密加筋板的极限强度预报
邱继栋, 杨平
2012, 7(3): 57-63. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.011
摘要:
采用数值分析方法,对一系列单轴受压的双向正交密加筋板进行了有限元非线性计算。基于有限元数值计算结果和正交异性板理论,引入纵向加强筋的柔度λx 、横向加强筋的柔度λy 以及密加筋板的柔度β 这3个参数变量,提出了关于这3个参数变量的双向正交密加筋板极限强度预报公式。对3种类型加强筋的双向正交密加筋板的极限强度分析结果表明,预报公式结果与有限元计算结果的绝对误差很小,能准确预报双向正交密加筋板的极限强度。
密闭舱室突发污染浓度动态预测与源项辨识
庞丽萍, 曲洪权, 胡涛, 王浚
2012, 7(3): 64-67,73. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.012
摘要:
潜艇、载人航天器等密闭微环境随着人员停留时间的延长,其舱室空气污染问题已成为危害工作人员生命安全的主要因素,因此迫切需要开展快速准确的污染浓度预测以及对突发不确定污染源辨识的技术研究,并提高密闭环境主动应对突发污染的能力。对舱室污染浓度进行动态预测和污染源项强度辨识是实现舱室空气质量实时预测的关键。建立了集总污染源概念,提出了联合使用卡尔曼滤波和最小二乘算法的舱室突发污染辨识与浓度预测方法,并与建立的变结构污染浓度模型相结合,同时完成了集总污染源散发强度的动态辨识和污染浓度状态预测。另外,在突发污染源定位方面开展了前期的探讨研究工作,建立了一种新的多维浓度离散随机模型,并提出了基于多假设特征匹配的突发污染源定位方法研究。通过匹配观测数据序列与单参数(源位置)多假设获得的传感器处浓度响应序列特征来实现源项定位及散发时间估计,可初步确定源散发强度。
艉滑道式小艇收放装置液压系统的设计与分析
刘辉, 赵远征, 严军
2012, 7(3): 68-73. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.013
摘要:

为实现小艇安全快捷地收放,以执行水面作业、海上人命救生和遇难船舶施救等任务,设计了一种艉滑道式小艇收放装置液压系统,并对艉门负载特性以及手动释放液压回路的性能进行了分析。所设计的系统具有以船电为动力的正常收放和母船失电后的手动释放两种功能,能够满足2009年9月新版《船舶与海上设施法定检验规则》的规定,具有功能齐全、放艇快捷及安全可靠等特点。

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法
周瑞
2012, 7(3): 74-78. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.014
摘要:

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。

ACM高分子材料水润滑推力轴承性能试验研究
陈文战
2012, 7(3): 79-83. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.015
摘要:

船舶水润滑推力轴承以水代油作为润滑介质,有助于提高轴承机械效率、减少滑油污染。在水润滑推力轴承试验台上,开展ACM高分子材料推力轴承性能试验研究,探讨在不同试验工况下推力瓦端面摩擦系数、温度、水膜压力随轴承载荷、轴转速的变化趋势。研究表明:ACM推力瓦的摩擦系数为0.01~0.18,单位时间磨损量为0.383 μm/h;最高温度为42 ℃,出现在靠近推力瓦外径和出水边的位置;最大水膜压力为1.6 MPa,且水膜压力随轴转速的升高而下降,随轴向载荷的增加而升高。

基于FSI 的尾轴倾角对水润滑轴承润滑特性的影响
郑福明, 陈汝刚, 张红岩
2012, 7(3): 84-88. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.016
摘要:

应用流固耦合方法,在考虑水润滑尾轴承内部结构和内部流场相互作用的情况下,研究尾轴倾角对轴承水润滑特性的影响,探讨轴承、尾轴与水膜间的流固耦合问题。应用ADINA有限元软件,建立尾轴承流固耦合模型,求解尾轴承水膜压力分布,以及轴承的压力分布、径向变形和有效应力,分析尾轴倾角对尾轴承润滑特性的影响规律。结果表明:当计入尾轴倾角时,尾轴承最大水膜压力出现在轴承尾端,倾角越大,最大水膜压力也越大,且随着尾轴倾角的增大,水膜压力以及轴承的压力、径向变形和有效应力也逐渐增大。

浮筏隔振系统有限元模型中基座的等效方法
彭伟才, 刘彦, 原春晖
2012, 7(3): 89-92103. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.017
摘要:

在浮筏隔振系统中,由于实际基座模型和边界条件比较复杂,其有限元模型通常难以建立。提出基座的等效方法,首先测试基座安装点的原点导纳和传递导纳,然后根据有效点导纳的方法,将各安装点之间的耦合进行简化,将基座等效为多个独立的支撑单元,构成浮筏隔振系统完整的有限元模型。建立等效的浮筏隔振系统有限元模型,估算等效前后两种浮筏隔振系统有限元模型的隔振效果,等效模型的计算结果与参考模型较一致,不论是振级落差的总体趋势还是峰值点,都比较吻合,计算出的振级落差总级相差1.5 dB左右,可以满足工程实际要求。

橡胶隔振器动态性能试验改进方法
肖文勇, 孟凡华, 万鹏
2012, 7(3): 93-97. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.018
摘要:

橡胶隔振器作为舰艇上的主要抗冲击设备,其抗冲击性能直接关系到设备的安全。详述了橡胶隔振器的主要性能参数及其表征意义与相互关系,描述了动态性能试验的测试原理和几种测试方法,给出了自振衰减方法的试验装置原理与试验方法。以橡胶隔振器为试验对象,利用改造前和改造后的试验装置进行动态性能试验,并对试验结果进行分析对比。指出影响动态性能试验结果的几种关键因素主要是拉杆刚度、扣环刚度和非刚性连接,并提出了对试验装置的改进措施。

基于压控导电结构的能量选择表面防护机理和仿真实验研究
杨成, 黄贤俊, 刘培国
2012, 7(3): 98-103. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.019
摘要:
为解决强电磁脉冲防护中屏蔽与正常信号收发之间的矛盾,研究了一种既能隔离强电磁脉冲,又能保证被保护设备信号正常收发的能量选择表面(ESS)。基于可变表面阻抗理论研究ESS的防护机理;根据强电磁效应改变二极管的阻抗特性和实现能量选择的特点,设计了一种正反并联的二极管对阵列组成的可防护线极化强电磁脉冲的ESS,并进行仿真和实验分析。结果表明:所设计的ESS对弱电磁信号的插入损耗小于2 dB,对强电磁信号的隔离度大于20 dB,实现了能量低通的选择特性。
高强聚乙烯层合板抗侵彻性能
彭文均, 王晓强
2012, 7(3): 104-109. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.020
摘要:

以世界上较为通用的破片模拟弹作为高强聚乙烯层合板的防御对象,利用高速摄影技术得到了破片的具体侵彻过程,并通过弹道试验,得到了弹道极限和剩余速度的试验值。试验后的靶板变形模式和吸能机理表明:高强聚乙烯层合板在弹道极限附近的防护效率最高。根据试验结果拟合得到了不同面密度下的靶板弹道极限和剩余速度的经验公式,并比较了经验公式和经典公式计算值与试验结果,前者与试验结果吻合较好。

新建船队的船队优化模型建立和比较
刘宝涛, 王运龙, 陈明
2012, 7(3): 110-114. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2012.03.021
摘要:
船队规划问题通常是通过建立连续变量线性规划模型或混合整数线性规划模型来解决,但往往会得到要求一艘船营运于多条航线的结果。而企业出于安全因素和便于管理的角度考虑,希望船队单船个体的航线能固定,这就需要采用整数规划模型来解决此类问题。针对新建船队的整体配置规划问题,在建立连续变量线性规划模型和混合整数线性规划模型的基础上,探索并建立线性整数规划模型和非线性整数规划模型并进行优化。通过对计算实例的分析比较,论述了4种优化数学模型的特点与适用范围。