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期刊信息/Journal information
水下无人系统学报
中国船舶重工集团公司第七〇五研究所
水下无人系统学报

中国船舶重工集团公司第七〇五研究所

杨芸

双月刊

2096-3920

bianjibu705@sohu.com

029-88327279

710075

西安市锦业路96号

水下无人系统学报/Journal Journal of Unmanned Undersea Systems北大核心CSTPCD
查看更多>>《水下无人系统学报》（前身《鱼雷技术》）是由中国船舶重工集团公司主管，第七〇五研究所主办、国内外公开发行的综合性学术期刊。我刊主要刊登水下无人系统科学与技术领域的基础研究、应用研究和工程技术方面的论文，主要包括: 水下无人系统相关技术、水下信息网/系统、声学及非声探测系统、水下无人平台、水下预置系统、无人水下航行器（UUV）、无人水面艇（USV）、水中兵器等。我刊为国内多家主流数据库收录，现为中国科技核心期刊（中国科技论文统计源期刊）、《中文核心要目总览》收录期刊。
正式出版
收录年代

    水下S-CO2循环部分进气轴/径向涡轮机对比研究

    王瀚伟姜晓鹏罗凯张佳楠...
    87-96页
    查看更多>>摘要：将超临界二氧化碳(S-CO2)循环动力系统合理应用于无人水下航行器(UUV),有助于解决现有UUV蒸汽动力循环系统尤其是针对小功率等级应用效率低的问题.为合理选型水下S-CO2 系统涡轮机,结合损失模型的一维方法获得了设计空间内的最佳几何参数,并基于RANS方程的三维数值仿真方法验证了一维设计方法的合理性,进一步对比分析了轴/径向涡轮机的气动性能及流动特性.结果表明,设计工况下径向涡轮机内效率比轴向涡轮机高 5.41%,但尺寸较大,约为轴向涡轮机的 2 倍;径向涡轮机的主要损失集中在喷管和转子非工作段,而轴向涡轮机则主要为转子处产生的二次流损失.通过变工况分析发现,轴向涡轮机更适用于低速比工况,但在同一转速下径向涡轮机效率更高.文中研究结果可为应用于UUV的S-CO2 系统动力主机的研制提供参考.

    无人水下航行器轴/径向涡轮机超临界二氧化碳气动性能

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    基于通信载荷声纹特征的身份认证方法

    陈露赵德鑫王俊高虹...
    97-104页
    查看更多>>摘要：水声通信网络安全是水下通信进行信息共享和协同作业的重要保障,现有技术主要研究认证协议和数据加密,注重提高网络的安全性,忽略了网络的效率和能耗问题.为避免上述方法带来的网络拥堵,受移动智能设备等领域研究启发,提出将声纹认证融入水下通信网络的身份认证系统,设计了一种基于通信载荷声纹特征的识别方法.利用注意力机制,融合非线性倒谱和相位谱特征,以降低复杂海洋环境噪声的影响,并通过AlexNet网络进行目标识别.为验证该方法的有效性,通过采集多种水声通信信号,检验文中声纹特征识别的差异性和有效性,论证了文中方法的可行性和可靠性.文中研究可为解决水声通信网络的身份认证问题提供新思路,对增强水声通信网络的安全、实现高质量的信息共享和高效率的协同控制提供一定参考.

    水声通信声纹特征身份认证目标识别

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    水下拖曳系统拖缆末端不确定性量化分析

    程顺钊汪俊梁晓锋王健...
    105-113页
    查看更多>>摘要：在多变的海洋环境中,水下拖曳系统拖缆优化设计与拖体精确控制的关键在于拖缆末端不确定性的量化.针对传统不确定性量化方法蒙特卡罗(MC)法计算成本高、精度低的问题,提出一种基于多项式混沌(PC)的拖缆末端不确定性量化方法.利用拉丁超立方采样获取拖缆参数的样本集,并代入集中质量法模型求得拖缆末端位置坐标.通过PC方法生成拖缆末端响应的代理模型,根据正交多项式的特点量化拖缆末端的不确定性,同时与MC方法进行对比.结果表明:相比于MC方法,PC方法的计算结果关于样本数量的收敛速度更快,精度更高;运动响应不确定性与拖缆轴向长度近似正比例关系;缆长增大将导致末端的不确定性增大,且增大趋势逐渐平缓;拖缆参数不确定性一定时,增大母船航速有助于提高拖体在高度上的稳定性.PC方法的准确性和高效性得到验证.同时,拖缆末端不确定性量化分析结果可为相关工程问题提供指导.

    水下拖曳系统拖缆不确定性量化集中质量法多项式混沌

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    鱼类叉状尾鳍效率转捩点水动力性能研究

    熊仲营刘越尧
    114-123页
    查看更多>>摘要：鲔科鱼类具有较高的游动速度和游动效率,因此成为了仿生机器鱼的理想生物原型.为了研究鲔科鱼类叉状尾鳍效率转捩点的水动力特征,针对推力和功耗的源项进行重点分析.尾鳍模型采用了相同的表面面积、展弦比和叉长.为了统一尾鳍形状的尺度,采用扫掠角用于表征不同的叉状尾鳍平面结构.研究发现鲔科鱼类尾鳍扫掠角的增加弱化了尾鳍的有效面积,导致了尾鳍摆动时推动流体向下游运动而受到的反作用力降低,因此尾鳍的推进能力也会随之衰退.另外,扫掠角的增加也引起了前缘涡强度的增加和前缘涡的发展,从而造成了更大的涡增推力.然而,过分增加扫掠角尽管存在功耗下降的优势,但也引起推力和水动力效率的下降,特别是对于高斯特劳哈尔数的情况.通过对推力的源项进行分析发现扫掠角对附加质量力和涡增推力存在相反的作用机制.

    仿生机器鱼叉状尾鳍水动力性能涡

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    Bellhop模型在水声网络仿真中的实现和应用

    刘奇佩刘琨罗逸豪吴鑫莹...
    124-129页
    查看更多>>摘要：随着水声技术的发展,水声网络(UANs)因其在海洋监视、灾害预警和海洋安全等领域的表现而备受关注.水声信道是影响UANs性能的重要因素之一,其复杂特性直接影响着UANs相关协议的前期设计和评估,对于协议走向实际应用至关重要.有别于传统理论模型,Bellhop水声信道模型通过跟踪射线计算海洋声场,提供了一种更准确的获得不同海洋环境下信道特性的方法,但该方法不能直接用于网络仿真.针对此,文中在目前主流的网络仿真平台NS3 上构建了基于Bellhop的水声信道模型,将高斯射线模型用于水声网络仿真.对比结果表明,该模型能够有效仿真声信号在水下的传播特性,可为实际UANs协议开发提供参考.

    水声网络信道模型BellhopNS3

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    高速水下航行器低比转速轴流推进泵设计方法

    张子若罗凯秦侃
    130-138页
    查看更多>>摘要：对于水下航行器轴流泵喷水推进系统,现有升力法设计的高比转速轴流泵无法满足在浅水高速工况下正常工作的需求,为解决这一问题,提出一种针对低比转速轴流泵的设计方法.考虑所选NACA66a=0.8 翼型的叶栅特性,通过改变攻角和升力系数等参数的设计关系,建立适用于高航速工况的轴流泵模型,并运用SST k-ω湍流模型和多重参考系模型对设计泵的流场运动情况进行仿真.结果表明:设计工况下,设计泵的扬程和水力效率与设计值误差均控制在 8%以内,同时测试了设计泵在不同水深下的抗空化性能,进一步探索设计泵工作的最小航深.

    高速水下航行器轴流泵浅水喷水推进

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    幅相误差对体积阵MVDR波束形成的影响

    黄燕焦君圣郭世旭赵鹏...
    139-146页
    查看更多>>摘要：体积阵是一种由多个水听器组成的立体阵列,能够增大潜标接收基阵的孔径,获得较大的空间增益,工程中多将其制作成具有收合、展开功能的阵列应用于低频吊放声呐.由于各水听器通道内器件参数和幅度增益不一致,体积阵的每个阵元接收到的信号之间存在幅相误差.文中通过建立存在幅相误差时的双圆环体积阵模型,从统计学角度分析了幅相误差对其协方差矩阵、最小方差无畸变(MVDR)波束形成器的输出信噪比(SNR)、阵增益以及方位估计精度的影响.计算机仿真结果表明,阵列幅相误差的存在会导致MVDR波束形成器的输出SNR和阵增益降低;对于相位误差而言,当输入SNR在-5 dB以上时,这种影响随输入SNR的增大越来越明显;对于幅度误差而言,当输入SNR在-10 dB以上时,幅度误差对MVDR波束形成器的输出SNR和阵增益的影响会更显著;并且,相比于幅度误差,MVDR波束形成的方位估计精度对相位误差更加敏感.

    水听器体积阵幅相误差输出信噪比阵增益方位估计精度

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    UUV变截面自航发射管线型优化仿真分析

    周杰马亮衡辉
    147-151页
    查看更多>>摘要：为设计适用于无人水下航行器(UUV)变截面的自航发射装置,文中基于电动力鱼雷推力模型和自航发射过程受力模型,分析鱼雷自航发射过程中所受的推力、流体阻力、沿程阻力和局部阻力,依据运动学方程,建立鱼雷自航发射数学模型,依据数学模型建立仿真程序计算出管速度,以出管速度为关键指标优化UUV变截面自航发射管线型.结合变截面发射管结构特点和设计需求,确定发射管各段长度和直径作为约束条件,进而建立优化问题的数学表达式,为加快收敛,采用自适应变异概率的遗传算法进行发射管线型寻优计算,进行 100 代仿真计算,比较出管速度最终得出优化结果,以结果为依据绘制了自航发射管最优线型,对探索UUV变截面发射技术进行了有益尝试,为变截面自航发射管设计提供了理论依据.

    无人水下航行器自航发射发射管线型优化

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    跨介质航行器多体分离特性分析

    汪帅董萌王升
    152-157页
    查看更多>>摘要：结合计算流体力学数值仿真和动力学模型仿真对跨介质航行器水下分离舱张开特性进行了研究,重点分析了分离舱在分离前后不同状态下所受的流体动力.分析结果表明:1)在合适外形下,分离舱可仅在水动力作用下完成与航行器的分离;2)分离舱受力主要受张开角大小及张开角速度影响,不同张开角下的分离力矩产生主要机制不同,小张开角时分离舱张开主要依靠外表面分离区低压所产生的内外压差,流体力矩主要依靠分离舱前段产生,大张开角时则主要依靠水流冲击引起的法向力,力矩主要依靠分离舱中后段产生;3)分离舱张开角较小时分离舱所受流体阻尼力矩极大,导致分离初始阶段分离舱难以迅速张开,随着张开角变大,流体阻尼力矩系数逐渐减小,分离舱张开角速度迅速变大.因此,在设计分离舱水下分离时,应设计合适外形和分离方式来降低分离舱初始流体阻尼力矩.

    跨介质航行器水下分离多体分离分离舱

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    水下爆炸冲击波数值仿真精度研究

    敖启源卢熹姜智雅康珀阁...
    158-165页
    查看更多>>摘要：在水下爆炸数值仿真研究中,网格尺寸和一次项人工粘性系数对冲击波峰值压力计算结果有较大影响.在预定计算精度条件下,快速确定网格尺寸及人工粘性对数值计算意义重大.为此,文中基于LS-DYNA有限元软件,建立 78g三硝基甲苯(TNT)二维水下爆炸数值计算模型,重点分析网格尺寸和一次项粘性系数对水下爆炸冲击波峰值压力和整体计算误差的影响规律.结果表明,随着网格密度因子的增大,计算峰值压力对网格的敏感性降低,且网格密度较大时,过小的一次项系数会导致计算峰值压力与经验公式值的相对误差增大.在此基础上获得 20%范围内误差与网格尺寸、粘性系数之间的关系,并构建出可用于快速确定网格尺寸和一次项人工粘性系数的误差预估模型,通过 0.2～5 000 kg范围内的TNT柱形装药(长径比为 1)和球形装药的水下爆炸计算,验证了预估模型的普适性,可为二维中近场范围内的水下爆炸冲击波数值仿真计算研究提供参考.

    水下爆炸数值仿真网格尺寸人工粘性系数误差预估模型

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