摘要：【目的】采用滑模变结构控制器来柔化控制信号以消除抖振,使航行器可以长时间且稳定地对水下生态环境进行监测。【方法】从仿生学的角度对传统水下航行器外形进行优化,设计了一款仿鱼型水下航行器,建立模型对其在水下航行的受力情况进行分析,同时运用滑模变结构对航行器的姿态控制器进行设计,并通过MATLAB仿真及水池和户外实验验证其可行性。【结果】采用的滑模控制法具有较强的鲁棒性,能有效抑制抖振,基本满足设计要求,该控制法能让航行器在水中保持稳定,确保水下拍摄图像清晰。【结论】将滑模变结构应用于仿鱼型航行器姿态控制可为后续控制器的优化提供参考,基于水平面非线性模型的航向控制器的控制相较于基于垂直面线性化模型的姿态控制器的控制更为复杂,需进一步研究。

摘要：研究基于升力线和升力面理论的对转桨设计方法,对升力面设计的核心部分——螺距和拱弧面的迭代计算方法进行了改进,建立了一套较为高效、准确的大侧斜对转桨设计程序.设计算例及其数值验证结果表明:改进的设计计算方法不仅提高了计算效率,而且能够有效保证设计结果的光顺性;设计方法具有较好的精度,可应用于大侧斜对转桨的设计.

摘要：针对水下航行器热动力系统设计、研制、试验和验证的需求,研究了半实物仿真系统的设计难点,解决了建模、仿真方法和仿真平台构建等关键技术。在基于MATLAB/SIMULINK精准建模的基础上,将实物、物理效应模拟器、数据采集设备、测控设备、数学模型通过实时仿真转换工具软件在实时仿真操作系统VXWORKS下有机地结合起来,构建了实时的水下航行器热动力半实物仿真系统。仿真软件采用开放式和模块化设计思路,仿真硬件平台在设计时亦考虑了可扩展性,从而使该半实物仿真系统不仅有效地服务于目前的应用研究,还可为今后的相关研究提供重要的理论和技术支持。

摘要：利用基于中心复合采样的二阶响应面法得到AUV稳定度极限状态函数。综合考虑由于人为和客观造成的不确定性误差对极限状态方程的可靠度的影响,进行多次随机虚拟实验,计算AUV稳定度的可靠度,并根据求得的可靠度定量给出各设计变量关于极限状态函数的可靠度灵敏度。经判断,选择灵敏度较小的参数作为确定性变量,并对AUV全动舵进行可靠性优化设计,结果表明,减少不确定性量后,优化迭代次数大幅减少。

摘要：文章基于大型非线性瞬态动力软件***,对某型号圆盘尖拱头型的水下航行器4种姿态角的高速斜入水冲击进行了探索性的数值仿真研究。在仿真中,对***在高速入水冲击方面数值仿真模型的建立进行了详细论述,并对模型中欧拉网格和拉格朗日网格的尺寸比对收敛性的影响进行了测试。得到了此水下航行器高速斜入水冲击的运动学参数,例如速度时间历程和速度变化量以及过载和载荷等力学参数。这些仿真结果对水下航行器高速入水的后续弹道设计以及头部壳体强度的设计都具有很重要的参考意义。

摘要：提出了水下航行器壳体结构的多目标模糊优化设计方法。以某水下航行器为例，将壳体结构分为头部、中段和尾部三部分，分别建立其质量最小的目标函数，并采用多目标模糊优化设计方法求出水下航行器整个壳体结构质量最小的有效解，其结果与安全系数法设计的结果相比，壳体质量约降低１５％。本文提出的水下航行器壳体结构的设计方法不但考虑了壳体的结构特点，而且还考虑了设计变量和约束条件的模糊性，具有一定的理论先进性，对提高壳体结构设计水平有着重要的意义，对其它壳体结构设计也具有参考价值。

摘要：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。

摘要：热管冷却反应堆因其体积小、功率密度高、使用寿命长、环境适应性强的特点,在飞行器、水下航行器动力系统等领域具有广泛的应用前景,具有重要研究意义。本文在调研国内外相关研究的基础上,针对水下航行器静默式微型核电源,提出了一种热功率2.4 MW、长寿命、低噪声的锂热管冷却堆芯设计方案。采用蒙特卡罗程序进行中子学计算,得到堆芯功率分布、反应性反馈与临界安全特性;采用MCNP5与点燃耗程序ORIGEN2的耦合程序MCORE计算堆芯寿期。结果表明,堆芯最大功率峰因子为1.42,堆芯寿期达到14a,堆芯参数符合设计要求,为该型核电源的设计与应用提供了一定的参考。

摘要：艇体形状同时影响水下航行器的快速性和隐身性两大重要性能。为了探究艇体形状对阻力以及流噪声的综合影响规律,本文应用Myring方程确定了不同头部形状、艉部形状,以及平行中体长度的艇型,基于CFD方法应用Realizable k-ε湍流模型对不同艇型的阻力进行计算,并应用大涡模拟湍流模型结合FW-H方程对不同艇型的流噪声进行了计算。结果显示在流速、艇体长度、长宽比等条件相同时,头部形状中等饱满,艉部外凸,平行中体长度小的艇体阻力以及流噪声小。计算结果可对水下航行器的形状设计提供一定参考。

摘要：针对水下航行器航行过程中的能源补给问题,设计了一种用于水下航行器的垂直轴海流发电装置.为探索稳定海流中发电装置叶轮的受力特性和功率输出特性,利用滑移网格技术对叶轮流场进行了二维非定常数值仿真,结果与实验数据较为吻合.针对4叶片和3叶片叶轮分析了叶轮旋转速度ω和叶片翻转角θ对叶轮发电性能的影响,结果表明,3叶片叶轮最大输出功率要高于4叶片叶轮,展长为1m的3叶片叶轮在v∞=1m/s、θ=120°和ω=0.3rad/s时获得最大平均输出功率29.33W.分析了3叶片叶轮在来流v∞=1m/s下速度场的基本特点,为实际的设计安装工作提供了预测和指导.