回转测噪中的舰艇操纵模式设计
发布时间：2021-10-13 05:40
针对舰艇回转测噪中的操纵模式设计方法效率低下的问题,提出一种基于拖线阵稳态特性和舰艇旋回特性的操纵模式设计方法。通过调整法向阻力系数,使零浮力缆稳态振荡响应公式适用于阵流夹角较大的情况,并将其拓展应用于拖点回转运动的场景;利用等效代换原则建立拖线阵稳态振荡响应模型;定义回转测噪理想阵位,提出各车钟条件下满足测噪要求的回转半径区间的计算方法,进而依据舰艇旋回特性得到相应舵角区间。仿真结果表明,所提出的方法能够较高效地实现操纵模式设计,可以满足实际工程的应用要求。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
拖缆坐标系
（总第45-）火力与指挥控制2020年第6期图2声阵方位角和舰艇方位角示意图直线与声阵段首尾连线的夹角，表示舰艇相对于拖线阵的方位。舰艇位于拖线阵旁射方向时=90°。舰艇机动时的可操纵因素包括车钟和舵角两方面，测噪时希望舰艇在不同车钟下进行回转，以测量不同工况的舰艇辐射噪声。拖船在各车钟下的航速已知，对于某一车钟，可利用拖线阵稳态振荡响应模型，得到不同回转半径情况下的稳态阵位，结合拖点到舰艇中心的距离计算声阵方位角和舰艇方位角，由回转测噪阵位要求筛选出此车钟下符合要求的回转半径区间，最后依据舰艇旋回特性得到理想的操舵角度区间，实现舰艇操纵模式设计。4仿真结果与分析Ablow模型［5］经过海试验证，具有一定的可靠性，可以将其计算结果作为真实值，为算法有效性分析提供依据。假设拖线阵中的拖缆段和声阵段均为光滑圆柱体，由AnsysR16.0软件计算其阻力系数，如表1所示。表1光滑圆柱体阻力系数4.1零浮力缆响应公式验证假设缆长L=400m，缆直径dc=0.038m，轴向水流速度U=3m/s，缆密度等于流体密度，阻力系数如表1所示。用Ablow模型计算拖点做不同无因次频率的简谐运动和圆周运动，且缆达到稳态后缆尾端的归一化振幅和相对于拖点的相位差，将其作为真实值，与稳态振荡响应公式计算得到的预测值进行比较，结果如图3、图4所示。由图3、图4分析可知，对于拖点简谐运动的情况，Ablow模型计算得到的真实值与稳态振荡响应公式计算得到的预测值，在任意无因次频率均吻合良好，可认为修正法向阻力系数的方法有效。对于拖点圆周运动的情况，当无因次频率较小（缆尾与拖点相位差小于仔）时，真实值与预测值一致性较好；当无因次频率较大（缆尾与拖点相位差大于仔）时，真实
4 仿真结果与分析Ablow 模型［5］经过海试验证，具有一定的可靠性，可以将其计算结果作为真实值，为算法有效性分析提供依据。假设拖线阵中的拖缆段和声阵段均为光滑圆柱体，由 Ansys R16.0 软件计算其阻力系数，如表 1 所示。表 1 光滑圆柱体阻力系数4.1 零浮力缆响应公式验证假设缆长 L=400 m，缆直径 dc=0.038 m，轴向水流速度 U=3 m/s，缆密度等于流体密度，阻力系数如点回转运动且缆尾与拖点相位差小于 仔 的情况，与1.2 节理论分析结果相符。4.2 拖线阵响应模型验证表 2 拖线阵参数采用表 2 所示水面舰用拖线阵参数，用 Ablow模型计算不同无因次频率的拖点回转运动达到稳态时，声阵段尾端归一化振幅和相对于拖点的相位差，将其作为真实值，并利用拖线阵稳态振荡响应模型计算预测值，结果如图 5、图 6 所示。切向阻力系数 法向阻力系数 法向摩擦系数 法向压差系数0.004 6 1.275 8 0.030 9 1.244 9缆长 /m 直径 /m 密度 /（kg·m-3）拖缆段 600 0.02 1 300声阵段 400 0.038 1 025
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术研究[J]. 周思同,何琳,帅长庚,杨家轩. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(09)
[2]潜艇机动时拖曳线列阵阵位预报与参数分析[J]. 曾广会,朱军,葛义军. 哈尔滨工程大学学报. 2009(07)
[3]舰船回转运动时拖曳声纳阵位预报研究[J]. 刘军,林超友,朱军. 海军工程大学学报. 2002(02)
[4]拖缆系统回转运动仿真计算[J]. 朱军,刘军. 海军工程大学学报. 2001(04)
本文编号：3434058
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
拖缆坐标系
（总第45-）火力与指挥控制2020年第6期图2声阵方位角和舰艇方位角示意图直线与声阵段首尾连线的夹角，表示舰艇相对于拖线阵的方位。舰艇位于拖线阵旁射方向时=90°。舰艇机动时的可操纵因素包括车钟和舵角两方面，测噪时希望舰艇在不同车钟下进行回转，以测量不同工况的舰艇辐射噪声。拖船在各车钟下的航速已知，对于某一车钟，可利用拖线阵稳态振荡响应模型，得到不同回转半径情况下的稳态阵位，结合拖点到舰艇中心的距离计算声阵方位角和舰艇方位角，由回转测噪阵位要求筛选出此车钟下符合要求的回转半径区间，最后依据舰艇旋回特性得到理想的操舵角度区间，实现舰艇操纵模式设计。4仿真结果与分析Ablow模型［5］经过海试验证，具有一定的可靠性，可以将其计算结果作为真实值，为算法有效性分析提供依据。假设拖线阵中的拖缆段和声阵段均为光滑圆柱体，由AnsysR16.0软件计算其阻力系数，如表1所示。表1光滑圆柱体阻力系数4.1零浮力缆响应公式验证假设缆长L=400m，缆直径dc=0.038m，轴向水流速度U=3m/s，缆密度等于流体密度，阻力系数如表1所示。用Ablow模型计算拖点做不同无因次频率的简谐运动和圆周运动，且缆达到稳态后缆尾端的归一化振幅和相对于拖点的相位差，将其作为真实值，与稳态振荡响应公式计算得到的预测值进行比较，结果如图3、图4所示。由图3、图4分析可知，对于拖点简谐运动的情况，Ablow模型计算得到的真实值与稳态振荡响应公式计算得到的预测值，在任意无因次频率均吻合良好，可认为修正法向阻力系数的方法有效。对于拖点圆周运动的情况，当无因次频率较小（缆尾与拖点相位差小于仔）时，真实值与预测值一致性较好；当无因次频率较大（缆尾与拖点相位差大于仔）时，真实
4 仿真结果与分析Ablow 模型［5］经过海试验证，具有一定的可靠性，可以将其计算结果作为真实值，为算法有效性分析提供依据。假设拖线阵中的拖缆段和声阵段均为光滑圆柱体，由 Ansys R16.0 软件计算其阻力系数，如表 1 所示。表 1 光滑圆柱体阻力系数4.1 零浮力缆响应公式验证假设缆长 L=400 m，缆直径 dc=0.038 m，轴向水流速度 U=3 m/s，缆密度等于流体密度，阻力系数如点回转运动且缆尾与拖点相位差小于 仔 的情况，与1.2 节理论分析结果相符。4.2 拖线阵响应模型验证表 2 拖线阵参数采用表 2 所示水面舰用拖线阵参数，用 Ablow模型计算不同无因次频率的拖点回转运动达到稳态时，声阵段尾端归一化振幅和相对于拖点的相位差，将其作为真实值，并利用拖线阵稳态振荡响应模型计算预测值，结果如图 5、图 6 所示。切向阻力系数 法向阻力系数 法向摩擦系数 法向压差系数0.004 6 1.275 8 0.030 9 1.244 9缆长 /m 直径 /m 密度 /（kg·m-3）拖缆段 600 0.02 1 300声阵段 400 0.038 1 025
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术研究[J]. 周思同,何琳,帅长庚,杨家轩. 华中科技大学学报(自然科学版). 2017(09)
[2]潜艇机动时拖曳线列阵阵位预报与参数分析[J]. 曾广会,朱军,葛义军. 哈尔滨工程大学学报. 2009(07)
[3]舰船回转运动时拖曳声纳阵位预报研究[J]. 刘军,林超友,朱军. 海军工程大学学报. 2002(02)
[4]拖缆系统回转运动仿真计算[J]. 朱军,刘军. 海军工程大学学报. 2001(04)
本文编号：3434058
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