舰艇声呐围井结构变形校核及优化
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基于OptiStruct的舰用复合材料结构优化设计孙九霄谢振兴周俊中国舰船研究设计中心湖北武汉430064摘要:本文介绍了复合材料在国内外船舶设计建造中的应用及复合材料在船舶设计中存在的问题。
采用HyperWorks软件对夹芯复合材料进行结构分析,并对复合材料尺寸和铺层进行优化设计,优化后复合材料的性能得到提升。
关键字:船舶设计复合材料 HyperWorks 结构优化1前言纤维增强树脂基复合材料是一种理想的结构/功能材料,具有传统材料无法比拟的优良综合性能。
近年来复合材料凭借其优异的比强度、比刚度、抗疲劳性能和耐久性在舰船中得到了广泛的应用,已形成独特的纤维增强树脂舰船材料、设计与制造技术。
材料成型一体化是复合材料的区别于传统材料的一大特点,而这也使得复合材料设计及优化变的尤为重要。
复合材料的结构设计及优化是一项基础性和应用性很强的工作,其最终目的是将结构设计的更合理、成本更低、工艺性更好且更安全可靠。
2 复合材料在海军舰船中的应用情况目前复合材料在海军上的应用非常广泛,但是很久以来这些应用仅局限于一些小型船只和一些次要的舰艇结构。
二战以后,复合材料首次在美国海军的一些小型客运舰艇上得到应用。
在实际应用时,发现这些舰艇有很多优点,如强度大、刚度大、持久耐用而且易于维修,因此,在上世纪40年代到60年代,复合材料在美国海军中的应用迅速增加。
在越南战争期间,应用复合材料的客运舰艇、内河巡逻艇、登陆舰和侦察艇等各种舰船数量达3000艘。
美国海军还将复合材料应用在小型舰艇上的舱面船室、通讯舰艇的桅杆、驱逐舰的管道系统、潜艇的流线型指挥台外壳和铸件。
表1列举了二战和越南战争期间复合材料在海军方面的应用。
表1二战和越南战争期间复合材料在海军方面的应用扫雷艇(15.5米长)登陆侦察艇(15.8米)登陆舰(15.2米)内河巡逻艇客运舰艇(7.9米)领航艇木船罩潜艇流线装置潜艇声纳罩潜艇无压浇注船体潜艇尾翼小型舰艇船室桅杆和桅杆覆盖物天线屏蔽罩方向舵天线绝缘管道罐(燃料、润滑油、水)管道系统鱼雷发射管船员掩蔽所舱口盖绳索防护装置自上世纪50年代,复合材料开始在其他国家海军的舰艇和潜艇上得到应用。
基于振动分析技术的潜艇舱段结构优化设计随着船舶工业的快速发展,潜艇作为一种有效的战略武器,也逐渐得到了广泛的应用。
潜艇的设计与制造,特别是舱段结构的优化设计,一直是研究人员关注的重点。
振动分析技术是一种有效的工具,可以辅助潜艇舱段结构的优化设计。
本文将着重讲述基于振动分析技术的潜艇舱段结构优化设计。
首先,振动分析技术是通过研究结构的振动特性分析结构的动态响应的一种技术。
在潜艇的舱段结构中,常常会存在各种振动问题,例如结构的共振、谐振等。
这些振动问题很容易引起结构的疲劳破坏和失效,甚至对潜艇的性能和安全造成影响。
因此,通过振动分析技术,可以研究结构的振动特性,分析结构在受到外界激励时的响应,有助于对潜艇舱段结构的优化设计。
其次,在振动分析技术的基础上,我们可以采取多种措施对潜艇舱段结构进行优化设计。
以下介绍三种有效的方法。
一、调整结构参数。
振动分析技术可以用来研究不同结构参数对潜艇舱段振动特性的影响,例如材料的弹性模量、壁厚、角度、材料的类型等。
将这些参数纳入优化设计范围,可以通过对参数的调整,改善结构的振动特性,以达到潜艇舱段结构的优化设计。
二、改变结构的连接方式。
潜艇的舱段结构存在众多的连接方式,包括钎连接、焊连接、螺栓连接等。
不同连接方式会对结构的振动特性产生不同的影响。
通过对不同连接方式的振动特性分析,可以选择适合的连接方式,以达到舱段结构的优化设计。
三、采用可调节式结构。
可调节式结构是一种新型的结构,可以通过改变结构的参数,例如长度、角度、高度等,来达到自适应的振动控制。
在舱段结构的优化设计中,采用可调节式结构可以提高结构的自适应能力,从而更好地应对各种振动问题。
最后,基于振动分析技术的潜艇舱段结构优化设计,能够使舱段结构在受到外界激励时更加稳定,提高潜艇的性能和安全性。
通过优化设计,还可以减小潜艇舱段的重量和成本,降低生产成本。
因此,振动分析技术是潜艇舱段结构优化设计过程中不可缺少的一种技术手段。
哈尔滨工程大学科技成果——声呐舱室的隔声障板设计
项目概述
针对水面舰实船声呐舱室噪声治理问题,提出了实船声呐舱声呐障板的设计方案,这种装置可以降低声呐舱混响强度,有效阻隔尾部螺旋桨噪声及舱壁振动噪声向声呐舱室的噪声辐射。
通过对声呐障板隔声降噪效果原理研究,建立了声呐平台三维声学有限元仿真计算模型,考虑水面舰艇声呐平台整体结构,针对声呐障板不同形状,不同结构参数,开展了声呐障板优化设计研究。
针对水面舰具体空间结构,设计了声呐障板CAD加工图纸,并在哈尔滨工程大学水声工程学院国防科技重点实验室消声水池开展了多种降噪措施的噪声治理效果测试,完成了的试验,分别模拟了螺旋桨噪声、流噪声、机械噪声的单独激励作用和混合激励作用,并对比了该降噪措施对于各激励的降噪效果。
试验结果表明:在空舱增设阻尼材料降噪效果并不明显。
在水舱增设障板和增设阻尼材料对于机械噪声以及含机械噪声的混合噪声有明显降噪效果,而同时采取这两种降噪措施在指定频段内降噪量最高可达20dB。
目前已经实现了声呐平台声呐障板的实船改装。
项目成熟情况
目前该设备已经实现了实船应用,达到技术成熟度6级。
应用范围
所形成的声呐平台隔声障板设计方法已经应用于实船,经过设计与改换装,已有两艘开始服役,还有两艘目前正在施工,可见该成果
的具有可持续的应用型;这种设计方法还可以应用于需要隔声的弹性结构上,可以根据所需隔声结构的具体形式进行障板设计,将更具有针对性。
40米级测量船排气减噪的可行性改造研究
摘要:
关键词:40米级测量船,排气减噪,环境友好性,改造研究
引言
40米级测量船是一种用于海洋科学研究和测量工作的专用船只,通
常在海上进行声纳、测深等工作。
由于船舶的航行需要使用发动机进行动
力驱动,会产生大量的废气排放和噪声。
船舶排气噪声对海洋生态系统和
海洋生物造成不良影响,因此如何降低船舶排气噪声,提高船舶的环境友
好性成为亟待解决的问题。
2.排气减噪的改造方案设计
为降低40米级测量船的排气噪声,我们设计了一套可行的排气减噪
改造方案。
主要包括以下几点:
1)安装减噪设备:在排气管道和消声器上安装降噪设备,如吸声板、隔音罩等,通过吸声和反射的方式降低排气噪声。
2)调整排气系统结构:对排气管道和消声器的结构进行合理设计和
优化,减少共振和回声,降低噪声传播。
3)优化发动机工作参数:通过调整发动机的工作参数,如转速、负
载等,减少排气脉动和振动,降低噪声产生。
3.实验验证
我们对设计的排气减噪改造方案进行了实验验证。
实验结果表明,通
过安装降噪设备和调整排气系统结构,船舶排气噪声得到显著降低,环境
性能得到改善。
改造后的40米级测量船在海上进行声纳、测深等工作时,不再对海洋生态系统产生不良影响,保护海洋环境。
结论
通过对40米级测量船的排气减噪进行可行性改造研究,我们设计了
一套有效的改造方案,成功降低了船舶排气噪声,改善了船舶的环境性能。
本研究为类似船舶的改造提供了有益的参考和借鉴,对提高海洋环境保护
意识和技术水平具有一定的推动作用。
舰用声呐系统设计理念
舰用声呐系统是舰艇上的重要设备之一,主要用于探测舰船周围的水下目标,包括敌方潜艇、鱼雷等。
其设计理念主要体现在以下几个方面。
首先,舰用声呐系统设计应注重准确性。
舰艇作为战斗平台,对敌方水下目标的准确探测是至关重要的,关系到舰艇的防御和作战能力。
因此,舰用声呐系统需要具备高度准确的目标探测能力,能够迅速、精确地确定目标的位置、距离和速度等信息。
其次,舰用声呐系统设计应注重灵敏度。
舰艇在水下航行时,会受到海水、水流等多种因素的影响,这些因素会对声波的传播造成衰减和扩散,从而降低声呐系统的探测能力。
因此,舰用声呐系统需要具备高度灵敏的接收能力,能够有效地捕捉到目标的声纳信号,并对其进行分析和处理。
再次,舰用声呐系统设计应注重抗干扰能力。
在战场环境中,敌方可能会采取多种干扰手段,如主动声纳干扰、被动声纳干扰等,以削弱或破坏舰用声呐系统的探测效果。
因此,舰用声呐系统需要具备抗干扰能力,能够有效地屏蔽干扰信号,保证自身的正常运行和目标的准确探测。
最后,舰用声呐系统设计应注重稳定性和可靠性。
舰艇在恶劣的海洋环境中航行,舰用声呐系统需要能够稳定、可靠地工作,以保证系统的持续性能。
同时,舰用声呐系统还须具备一定的自动化和智能化特点,能够自主地进行目标探测和数据处理,
并及时提供相关的指令和反馈,以提高作战效能。
综上所述,舰用声呐系统设计理念主要包括准确性、灵敏度、抗干扰能力、稳定性和可靠性等方面。
通过合理的设计和优化,能够使舰用声呐系统在水下目标探测和战斗中发挥出更大的作用,为舰艇的防御和作战提供有力的支持。
新型舰船消声技术的设计与舱室结构优化舰船消声技术的设计与舱室结构优化对于提高舰艇作战能力和保障舰员安全具有重要意义。
随着军事科技的不断进步,新型舰船消声技术的研究与应用已成为海军发展的重要方向。
本文将探讨新型舰船消声技术的设计原理以及舱室结构优化的关键要点。
在舰船设计中,消声技术被广泛用于减少舰艇在海洋环境中产生的噪音。
传统的舰船噪音主要来自于水中和空气中的噪音源,如船体的振动、螺旋桨的旋转、风力的吹拂等。
新型舰船消声技术的设计旨在通过降低或消除这些噪音源,从而提高舰艇对潜艇和水面目标的隐蔽性和作战效果。
在舰船消声技术的设计中,最常用的方法是采用隔音材料和消声装置来减少噪音的产生和传播。
隔音材料通常用于舱室的内部墙壁和天花板上,能够吸收振动并减少声音的传播。
消声装置则用于减弱螺旋桨旋转时产生的水下噪音。
这些装置主要包括消声器、水下推进器和声学模糊器等,能够有效地降低舰船的噪音水平。
除了消声技术的设计外,舱室结构的优化也对舰船的消声性能起到关键作用。
舱室结构的优化主要包括舱壁的加固和隔音设计、悬浮床的应用以及气动噪音的控制等。
舱壁的加固和隔音设计能够减少振动传导和声音的传播,进一步降低舰船在海洋环境中的噪音水平。
悬浮床则能够通过减少舰艇与海洋之间的接触面积,降低水下噪音的生成。
气动噪音的控制则主要涉及舰艇的外部结构设计,通过优化舰艇的流线型和减少舰艇与空气的摩擦来降低风力引起的噪音。
舰船消声技术的设计与舱室结构优化需要综合考虑舰船的作战需求、工艺要求和预算限制等多方面因素。
首先,需根据舰船的作战需求确定消声技术的设计目标,并与舰艇的整体设计相衔接。
其次,需考虑消声技术的成本和施工工艺,确保其在舰艇建造过程中的可行性和可操作性。
最后,需进行系统的实验验证和数值模拟分析,评估舰船的消声性能和结构优化效果,为舰艇的改进提供科学依据。
总之,新型舰船消声技术的设计与舱室结构优化是提高舰艇作战能力和保障舰员安全的关键措施。
舷侧阵声纳自适应噪声抵消器的海试数据处理
江峰;惠俊;蔡平;许枫
【期刊名称】《舰船科学技术》
【年(卷),期】2000(000)002
【摘要】自适应本舰噪声抵消技术已成为舷侧阵声纳信号处理技术中的主要研究课题,实艇数据分析对寻求舷侧阵声纳自适应噪声抵消的实用方法有着重要的意义.结合实艇数据,本文对潜艇舷侧部分自噪声分布及特点;舷侧阵的最佳安装和噪声传感器的布置;自适应噪声抵消器的实用结构和算法;理想参考通道数据融合等问题进行了分析.
【总页数】3页(P38-40)
【作者】江峰;惠俊;蔡平;许枫
【作者单位】中国科学院声学研究所;哈尔滨工程大学水声研究所;哈尔滨工程大学水声研究所;中国科学院声学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】U6
【相关文献】
1.小尺度舷侧阵成阵方法研究 [J], 欧方明
2.小型水下航行器舷侧阵流噪声抑制原理和仿真分析 [J], 程玲;周苏萍;葛辉良
3.基于舷侧阵声纳的鱼雷远程自导性能研究 [J], 周涛;杨秀庭;王军
4.矢量舷侧阵平台自噪声空域滤波抑制方法 [J], 方尔正;孙纯;桂晨阳
5.随机相幅误差对舷侧阵MVDR波束形成器阵增益的影响 [J], 徐钧;焦君圣;陈浩
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舰艇声呐系统集成探讨
潘俊;李莉丽;胡郢
【期刊名称】《中国舰船研究》
【年(卷),期】2009(004)006
【摘要】舰艇声呐系统集成是当前舰船电子研究领域的新热点,同时它也是一项复杂的系统工程.分析国内外舰艇声呐的发展过程和趋势,从舰艇平台、作战系统、声呐设备几方面对舰艇声呐设备集成概念等进行研究、探讨,提出了舰艇声呐功能、结构、信息一体化集成建议.
【总页数】6页(P48-52,57)
【作者】潘俊;李莉丽;胡郢
【作者单位】中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064;中国舰船研究设计中心,湖北,武汉,430064
【正文语种】中文
【中图分类】U666.7
【相关文献】
1.水面舰艇噪声干扰器对抗潜艇声呐效果分析 [J], 袁延艺;徐海珠;余赟
2.舰艇声呐测向精度试验方法 [J], 刘千里
3.舰艇声呐围井结构变形校核及优化 [J], 许维军;张阿漫;李佳;李克杰
4.舰艇系统集成探讨 [J], 艾海峰;袁超
5.舰艇声呐技术的应用与发展分析 [J], 楼建洋
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一种改进的声呐图像自适应增强算法
田晓东;刘忠
【期刊名称】《声学与电子工程》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】针对声呐图像增强算法研究较少等问题,提出了一种具有较强自适应能力改进图像增强算法,该算法通过自适应选择方差最小的滑动窗口作为当前像素点的增强处理窗口,并自适应判别像素点所属的区域类别,以进行相应的增强处理.仿真与现有算法的结果对比表明,本方法具有算法简单、易于实现等特点,且增强效果可较好地满足视觉效果的需求.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】田晓东;刘忠
【作者单位】海军工程大学,武汉,430033;海军工程大学,武汉,430033
【正文语种】中文
【中图分类】O4
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1.基于改进蛙跳算法的图像自适应增强研究
2.一种改进的合成孔径声呐图像Lee 滤波算法
3.一种基于新型遗传算法的图像自适应增强算法的研究
4.基于改进ILAE 算法的图像局部自适应增强研究
5.改进电润湿电子纸图像自适应增强算法
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