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自主水下航行器发展趋势及关键技术 被引量:67
1
作者 宋保维 潘光 +5 位作者 张立川 黄桥高 于洋 田文龙 董华超 张新虎 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第5期27-44,共18页
为推进和引导我国自主水下航行器(AUV)的发展,总结国内外AUV的研究现状,提出其系列化、集群化、体系化、大型化的发展趋势。重点探讨AUV总体多学科优化设计、结构与材料设计、动力与推进、导航与控制、探测与通信等关键技术,为更好地利... 为推进和引导我国自主水下航行器(AUV)的发展,总结国内外AUV的研究现状,提出其系列化、集群化、体系化、大型化的发展趋势。重点探讨AUV总体多学科优化设计、结构与材料设计、动力与推进、导航与控制、探测与通信等关键技术,为更好地利用AUV经略海洋,从而实现“进入海洋、探测海洋、利用海洋”的战略目标提出发展意见。 展开更多
关键词 自主水下航行器 海洋探测 无人系统 集群协同
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模糊优化最优水平值的灰色模糊综合评判 被引量:20
2
作者 宋保维 卜广志 +1 位作者 张宇文 徐德民 《机械设计》 CSCD 北大核心 1999年第6期15-18,共4页
在求解模糊优化问题的最优水平截集法中,最优水平值λ*的确定是整个问题的关键,本文综合了模糊评判和灰色评判的优点,全面考虑影响λ*取值的灰色因素和模糊因素,提出了基于层次分析的最优水平值灰色模糊综合评判方法,进而更加圆... 在求解模糊优化问题的最优水平截集法中,最优水平值λ*的确定是整个问题的关键,本文综合了模糊评判和灰色评判的优点,全面考虑影响λ*取值的灰色因素和模糊因素,提出了基于层次分析的最优水平值灰色模糊综合评判方法,进而更加圆满地解决模糊优化问题。 展开更多
关键词 灰色评判 模糊评判 模糊优化 最优水平截集
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基于故障树分析的鱼雷可靠性评定方法 被引量:13
3
作者 宋保维 毛昭勇 +1 位作者 王雯琴 胡海豹 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期2180-2182,共3页
针对鱼雷系统特点,建立了基于故障树分析的系统可靠性评定模型,该模型除了可克服常规金字塔式可靠性评定方法所存在的缺陷外,还可更直观、直接地反映系统功能结构及故障状态,适用于含重复单元、非串联或非并联的各种复杂系统。重点研究... 针对鱼雷系统特点,建立了基于故障树分析的系统可靠性评定模型,该模型除了可克服常规金字塔式可靠性评定方法所存在的缺陷外,还可更直观、直接地反映系统功能结构及故障状态,适用于含重复单元、非串联或非并联的各种复杂系统。重点研究了故障树分析的贝叶斯近似评定方法,并对鱼雷系统进行了可靠性评定实例分析,结果表面所提出的基于故障树可靠性评定方法较传统可靠性评定方法更方便、更直观。 展开更多
关键词 可靠性评定 贝叶斯 故障树 鱼雷
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四旋翼碟形自主水下航行器运动方程建立与流体特性仿真研究 被引量:6
4
作者 宋保维 张宝收 +2 位作者 姜军 杜晓旭 王德政 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期299-306,共8页
四旋翼碟形自主水下航行器(AUV)是一种新型水下航行器。为研究此航行器的流体动力特性,建立了四旋翼碟形AUV的三维模型,并定义了参考坐标系和广义特征参数;在其体坐标系中根据动量和动量矩定理,建立了广义参数定义的AUV六自由度动力... 四旋翼碟形自主水下航行器(AUV)是一种新型水下航行器。为研究此航行器的流体动力特性,建立了四旋翼碟形AUV的三维模型,并定义了参考坐标系和广义特征参数;在其体坐标系中根据动量和动量矩定理,建立了广义参数定义的AUV六自由度动力学方程和运动学方程;采用计算流体力学方法,基于Ansys CFX流体分析软件,在的0°~90°攻角范围内,对航行器运动过程中的流体动力特性进行了仿真研究,并绘制了其特性曲线。仿真结果表明:在0°~15°攻角范围内,航行器具有较低的流体阻力,适宜做定深运动;在30°~50°攻角范围内,航行器具有良好的升力特性,适宜完成曲线潜浮运动。 展开更多
关键词 流体力学 四旋翼碟形自主水下航行器 流体动力 特性分析 数值计算
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基于组合优化方法的UUV耐压壳体优化设计研究 被引量:15
5
作者 宋保维 朱崎峰 王鹏 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第5期561-565,共5页
无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在... 无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在一定程度上能够确保解的全局最优性。基于该组合优化方法,利用iSIGHT软件,集成自编的肋骨加强薄壁壳体结构的应力及稳定性计算程序,对无人水下航行器(UUV)耐压壳体结构进行优化设计。通过对优化设计前后耐压壳体结构的强度、稳定性及重量进行比较分析,结果表明:采用组合优化算法优化设计得到的无人水下航行器(UUV)耐压壳体在满足壳体结构强度和抗压稳定性要求下,壳体重量极大程度地降低,实现了结构优化。 展开更多
关键词 无人水下航行器(UUV) 耐压壳体 优化设计 组合优化 ISIGHT
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潜伏式无人水下航行器概念设计 被引量:7
6
作者 宋保维 朱信尧 +1 位作者 梁庆卫 曹永辉 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2010年第8期107-110,128,共5页
对潜伏式无人水下航行器进行了概念设计,介绍了本航行器的组成部分。在此基础上,详细设计了潜伏控制段,并设计了两种潜伏控制方式——液压支撑式和锚链式。对这两种潜伏方式的潜伏工作过程分别进行了描述、设计了两种潜伏控制段的组成... 对潜伏式无人水下航行器进行了概念设计,介绍了本航行器的组成部分。在此基础上,详细设计了潜伏控制段,并设计了两种潜伏控制方式——液压支撑式和锚链式。对这两种潜伏方式的潜伏工作过程分别进行了描述、设计了两种潜伏控制段的组成部分并介绍了各部分的作用,在此基础上,设计了各组成部分的参数。最后,对这两种潜伏控制段进行了比较,并选择了锚链式潜伏控制结构。 展开更多
关键词 无人水下航行器 概念设计 潜伏式 液压支撑式 锚链式
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UUV海底定点停驻受力特性及稳定性分析 被引量:5
7
作者 宋保维 朱信尧 +1 位作者 单志雄 王鹏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期94-101,共8页
在简单介绍海底定点停驻UUV概念及工作过程的基础上,建立了其在海底时的稳定性分析模型,并推导出了航行器负浮力、主轴与两支撑点之间的半角θ、流体动力Fx、Fy之间的关系。为了研究航行器在海底时的流体动力特性,采用Ansys ICEM对其离... 在简单介绍海底定点停驻UUV概念及工作过程的基础上,建立了其在海底时的稳定性分析模型,并推导出了航行器负浮力、主轴与两支撑点之间的半角θ、流体动力Fx、Fy之间的关系。为了研究航行器在海底时的流体动力特性,采用Ansys ICEM对其离海底不同距离及海底有不同倾角时的情况进行结构化的网格划分,并应用CFX软件对其在不同水流速度下的外围流场进行数值仿真,得到了其在海底时所受侧向力、升力随距海底的距离、海水流速及海底倾角的变化趋势。最后,对航行器在海底时的稳定性进行了分析并得到了一组能够保证航行器海底稳定的较好参数。 展开更多
关键词 无人水下航行器 海底定点停驻 水动力特性 稳定性 CFX数值模拟 结构化网格
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层流状态下超疏水表面流场建模与减阻特性仿真研究 被引量:10
8
作者 宋保维 袁潇 胡海豹 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期712-717,共6页
在充分发展层流状态下对具有规则微观结构的超疏水表面流场进行数值仿真研究,分析了超疏水表面流场的减阻特性。针对超疏水表面微观结构特点,采用Cassie接触模型,对计算域利用结构化网格进行划分,采用VOF多向流模型进行数值仿真。研究表... 在充分发展层流状态下对具有规则微观结构的超疏水表面流场进行数值仿真研究,分析了超疏水表面流场的减阻特性。针对超疏水表面微观结构特点,采用Cassie接触模型,对计算域利用结构化网格进行划分,采用VOF多向流模型进行数值仿真。研究表明:超疏水表面凹槽附近产生压差阻力导致凹槽内部形成低速漩涡,产生推动效应与涡垫效应;超疏水表面减阻率随凹槽槽宽增大而增大,受凹槽深度影响不显著,矩形凹槽比V形凹槽与U形凹槽有更好的减阻效果。 展开更多
关键词 超疏水表面 层流 减阻 滑移
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小子样鱼雷湖海试验环境因子折算方法研究 被引量:4
9
作者 宋保维 邵成 +2 位作者 毛昭勇 邵旭飞 李家旺 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期565-567,共3页
鱼雷湖海试验信息很少,且其寿命不服从典型分布,若用常规方法折算其环境因子,结果不能反映实际情况。基于灰色理论的GM(1,2)模型,建立鱼雷湖海试验环境因子折算模型,结合算例给出鱼雷湖海试验数据的折算方法。计算结果表明:该方法简单... 鱼雷湖海试验信息很少,且其寿命不服从典型分布,若用常规方法折算其环境因子,结果不能反映实际情况。基于灰色理论的GM(1,2)模型,建立鱼雷湖海试验环境因子折算模型,结合算例给出鱼雷湖海试验数据的折算方法。计算结果表明:该方法简单、实用、折算精度高,具有较高的工程参考价值。 展开更多
关键词 系统工程方法论 灰色理论 鱼雷 环境因子 湖海试验
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不同宽高比的V型随行波表面减阻仿真研究 被引量:8
10
作者 宋保维 刘冠杉 胡海豹 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第32期222-224,248,共4页
为获得内壁具有不同宽高比的V型随行波的管道模型的微观流场及减阻规律,使用计算机软件对各模型进行了不同速度下的一系列数值仿真计算。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并选用了更适于旋转流和近... 为获得内壁具有不同宽高比的V型随行波的管道模型的微观流场及减阻规律,使用计算机软件对各模型进行了不同速度下的一系列数值仿真计算。在建模过程中为减小计算量,采用了二维管道剖面代替三维管道模型的方法,并选用了更适于旋转流和近壁湍流的湍流RNGK-ε模型进行计算。仿真结果表明:在流动中,管道内壁随行波产生有利于壁面减阻的旋涡,且旋涡疏密与随行波的宽高比有关。相同高度条件下,减阻效果会随着随行波宽高比的变大而增强。结果为减阻技术的工程化应用提供了重要依据。 展开更多
关键词 V型随行波 计算机软件 宽高比 旋涡 减阻效果
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基于质量标准的计数抽样检验优化方法 被引量:7
11
作者 宋保维 毛昭勇 +1 位作者 鲍亚东 胡海豹 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期256-257,共2页
把质量标准与抽样方案联系起来,是现代抽样理论的一个特点。该文结合优化理论,建立了具有辨别能力的抽样检验优化模型,不但可直观地为生产方和用户商提供抽样方案的质量标准,同时还可避免繁琐地求解非线性超越方程组。实例分析表明,在... 把质量标准与抽样方案联系起来,是现代抽样理论的一个特点。该文结合优化理论,建立了具有辨别能力的抽样检验优化模型,不但可直观地为生产方和用户商提供抽样方案的质量标准,同时还可避免繁琐地求解非线性超越方程组。实例分析表明,在相同生产方风险和使用方风险条件下,合格质量水平和不合格质量水平越小、值越接近,所对应的抽样方案辨别能力越好,合格标准越严,同时也验证了模型的正确性。 展开更多
关键词 抽样检验 优化方法 质量标准
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鱼雷加速可靠性试验体系 被引量:5
12
作者 宋保维 李彩霞 +1 位作者 梁庆卫 董博超 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2010年第7期1-3,8,共4页
随着鱼雷技术的发展,传统模拟试验越来越难以发现其潜在缺陷,从而难以提高鱼雷武器可靠性和质量水平。加速可靠性试验体系一改传统试验做法,可使鱼雷产品可靠性得到进一步提高。主要对加速试验体系中ALT、HALT、HASS试验的国内外发展现... 随着鱼雷技术的发展,传统模拟试验越来越难以发现其潜在缺陷,从而难以提高鱼雷武器可靠性和质量水平。加速可靠性试验体系一改传统试验做法,可使鱼雷产品可靠性得到进一步提高。主要对加速试验体系中ALT、HALT、HASS试验的国内外发展现状、理论及其在鱼雷上的应用进行了概述。 展开更多
关键词 鱼雷 可靠性试验 加速寿命试验 高加速寿命试验 高加速应力筛选试验
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近水面悬停远航程AUV受波浪的影响 被引量:6
13
作者 宋保维 杜晓旭 +1 位作者 胡海豹 王鹏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期482-486,共5页
远航程自主水下航行器(简称:AUV)在水下航行一定的距离后需要上浮到近水面悬停进行GPS导航定位,而在近水面AUV受波浪的影响不能忽略,因此有必要研究AUV在近水面悬停时受波浪的影响。在建立AUV六自由度运动数学模型的基础上,基于二元规... 远航程自主水下航行器(简称:AUV)在水下航行一定的距离后需要上浮到近水面悬停进行GPS导航定位,而在近水面AUV受波浪的影响不能忽略,因此有必要研究AUV在近水面悬停时受波浪的影响。在建立AUV六自由度运动数学模型的基础上,基于二元规则波的波浪理论建立了AUV所受波浪力的计算模型,并仿真计算了AUV在近水面悬停时受海洋波浪力的影响。结果表明AUV在2级和4级海况下都可以稳定地完成在近水面悬停作业的任务。 展开更多
关键词 远程自主水下航行器 波浪 悬停
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基于灵敏度分析的鱼雷联接结构稳健设计 被引量:4
14
作者 宋保维 刘旭琳 +2 位作者 王金华 王鹏 毛昭勇 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2746-2748,2752,共4页
工程中存在许多不确定因素或随机波动。确定性优化结果往往位于约束边界附近,随机波动容易导致设计失效。稳健设计可以保证产品使用的可靠性,同时降低操作费用。将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合,应用可靠性稳健设计... 工程中存在许多不确定因素或随机波动。确定性优化结果往往位于约束边界附近,随机波动容易导致设计失效。稳健设计可以保证产品使用的可靠性,同时降低操作费用。将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析方法相结合,应用可靠性稳健设计优化理论方法对鱼雷楔环联接结构进行了优化设计。此外将拉格朗日乘子引入惩罚项中,把有约束的优化问题转化为无约束优化问题。通过与确定性优化的对比,验证了所提出的优化方法具有良好的优化效果,为武器装备产品的稳健优化设计提供了理论依据。 展开更多
关键词 鱼雷楔环联接 可靠性灵敏度 稳健设计 多目标优化
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自主式水下航行器载荷水下浮力解脱分离方法 被引量:4
15
作者 宋保维 邵成 +1 位作者 李家旺 杜晓旭 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期249-252,共4页
携带正浮力载荷的自主式水下航行器(AUV)是由正浮力载荷和运载体组成的一个多体系统,在载荷释放时必须保证载荷不能与运载体发生碰撞。在研究AUV载荷分离运动数学模型的基础上,结合工程实际,提出载荷浮力解脱分离方法。仿真结果验证了... 携带正浮力载荷的自主式水下航行器(AUV)是由正浮力载荷和运载体组成的一个多体系统,在载荷释放时必须保证载荷不能与运载体发生碰撞。在研究AUV载荷分离运动数学模型的基础上,结合工程实际,提出载荷浮力解脱分离方法。仿真结果验证了在该浮力解脱分离方法下,载荷可以安全分离,且分离运动简单。该方法在工程上比较容易实现,具有工程参考价值。 展开更多
关键词 流体力学 刚体 自主式水下航行器 分离模型 分离方法
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鱼雷可靠性评定中的 Bayes 方法 被引量:8
16
作者 宋保维 严卫生 徐德民 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 1998年第3期371-374,共4页
Bayes方法是在小子样产品可靠性评定中应用较多的一种方法,但产品验前分布确定得是否合理,将直接影响评定结果。在采用Bayes方法对鱼雷可靠性进行评定时,常常是将成败型分系统试验的验前分布取为β(0,0)。这种对鱼雷... Bayes方法是在小子样产品可靠性评定中应用较多的一种方法,但产品验前分布确定得是否合理,将直接影响评定结果。在采用Bayes方法对鱼雷可靠性进行评定时,常常是将成败型分系统试验的验前分布取为β(0,0)。这种对鱼雷的成败型分系统验前分布的取法是不够科学的。本文从理论上和工程实践上说明了鱼雷产品的成败型分系统验前分布应取为β(1/2,1/2),从而给出了由分系统试验数据折合成系统试验数据的Bayes方法修正公式。 展开更多
关键词 可靠性评定 BAYES方法 鱼雷 产品验前分布
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基于熵权的机械传动系统方案评价的模糊AHP法 被引量:5
17
作者 宋保维 曾文花 +1 位作者 毛昭勇 梁庆卫 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第8期128-131,共4页
针对机械传动系统涉及因素较多且各因素具有不同程度的模糊性的特点,分析了机械传动系统方案的评价指标,建立了方案评价指标体系,并运用基于熵权的模糊层次分析法(AHP)建立了机械传动系统方案评价模型。以一个带式输送机的传动方案为例... 针对机械传动系统涉及因素较多且各因素具有不同程度的模糊性的特点,分析了机械传动系统方案的评价指标,建立了方案评价指标体系,并运用基于熵权的模糊层次分析法(AHP)建立了机械传动系统方案评价模型。以一个带式输送机的传动方案为例,成功选出了适合已知工况的最佳方案,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 传动系统 方案评价 熵权 模糊AHP法
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集成电机推进器用无刷直流电机齿槽转矩削减新方法 被引量:6
18
作者 宋保维 李玉凯 程博 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期151-156,共6页
为消减集成电机推进器用无刷直流电机存在的齿槽转矩以保证整个推进器的性能,综合考虑了推进器的性能要求、尺寸要求、加工工艺等实际情况,以消减齿槽转矩并尽可能减小其对电机输出转矩的影响为目标,提出了一种槽口倾斜综合优化方法。采... 为消减集成电机推进器用无刷直流电机存在的齿槽转矩以保证整个推进器的性能,综合考虑了推进器的性能要求、尺寸要求、加工工艺等实际情况,以消减齿槽转矩并尽可能减小其对电机输出转矩的影响为目标,提出了一种槽口倾斜综合优化方法。采用Box-Behnken设计了实验,并利用响应面法处理实验数据,得到了齿槽槽口倾斜角度、极弧系数和槽口宽度3个因素间关系的数学模型,从而计算出了使齿槽转矩最小的槽口倾斜角度、极弧系数和槽口宽度最优解组合。最后,用电磁场分析软件infolytica/MagNet求解了各个实验点的参数值,并验证了最优组合预测值。计算结果表明,对于所设计的功率为2kW的集成电机推进器用无刷直流电机,优化后的槽口倾斜角度为5°,极弧系数为0.65,槽口宽度为3mm,采用此优化参数可使电机齿槽转矩减小28.69%。 展开更多
关键词 集成电机推进器 齿槽转矩 槽口倾斜综合优化 响应面法
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鱼雷作战效能评估方法分析 被引量:10
19
作者 宋保维 宋晓茹 毛昭勇 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2012年第1期1-7,共7页
高作战效能的鱼雷武器装备系统在现代高技术战争中起着决定性作用。给出了鱼雷作战效能定义,重点对比几种典型新颖的鱼雷武器系统作战效能分析方法,并讨论了各自的特点和适用场合。最后提出了当前鱼雷武器作战效能评估的现存问题,并对... 高作战效能的鱼雷武器装备系统在现代高技术战争中起着决定性作用。给出了鱼雷作战效能定义,重点对比几种典型新颖的鱼雷武器系统作战效能分析方法,并讨论了各自的特点和适用场合。最后提出了当前鱼雷武器作战效能评估的现存问题,并对其研究领域的发展方向作了展望。 展开更多
关键词 鱼雷武器系统 作战效能 评估方法
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系统可靠性分配的模糊数学方法 被引量:22
20
作者 宋保维 徐德民 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期271-275,共5页
基于模糊数学理论,建立了串联系统可靠性的模糊分配方法。将影响系统可靠性分配的各种因素综合在一起,并予以量化,从而对系统可靠性进行科学、合理的分配。
关键词 可靠性分配 模糊数学 系统可靠性
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