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应用于高能激光器的XY离焦像差校正方法

中国光学（中英文） 2024年第2期17卷 366-373页

作者：冯亚飞韦承甫任晓明郭建增王杰中国船舶集团有限公司第七一八研究所河北邯郸056027

针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和0°像散低阶像差现象,提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法。首先,通过对Zernike多项式的离焦项和0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式,该XY离焦像差系数... 详细信息

针对高能激光器出光过程中出现的大量离焦和0°像散低阶像差现象,提出了基于哈特曼波前传感器和二维整形光路的XY离焦像差校正方法。首先,通过对Zernike多项式的离焦项和0°像散项进行线性组合得到XY离焦像差的表达式,该XY离焦像差系数的大小可直接表征X离焦和Y离焦的波前PV值。同时,通过微调高能激光器中二维整形光路中的镜子间距,可实现激光器输出光束XY离焦波面的补偿。因此,首先利用哈特曼波前传感器提取出光束的XY离焦像差系数大小,而后再根据XY离焦像差系数的大小实时闭环微调二维整形光路中的镜子间距,从而实现XY离焦像差的校正,改善输出光束的光束质量。实验结果表明,该方法可有效地将高能激光器输出光束XY离焦量的PV值由5.2μm和1.1μm校正到0.5μm以下,相应的光束质量β因子由3.1降到1.8,光束质量得到明显改善。

关键词：高能激光光束质量像差校正光束整形矩阵光学

基于水下双雷平行航向齐射模型的多参数自适应寻优方法研究

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指挥控制与仿真 2024年第4期46卷 53-59页

作者：史旭峰李谦李彦夏乾鑫中国船舶集团公司第705研究所陕西西安710077

为提升水下目标捕获概率,双雷平行航向齐射方式得到广泛采用,而该齐射模型中打击提前角、展开系数、展开散角均对目标捕获概率产生影响,相关领域之前的研究主要聚焦双雷展开系数与展开散角对目标捕获概率的影响,存在一定局限性。针对双... 详细信息

为提升水下目标捕获概率,双雷平行航向齐射方式得到广泛采用,而该齐射模型中打击提前角、展开系数、展开散角均对目标捕获概率产生影响,相关领域之前的研究主要聚焦双雷展开系数与展开散角对目标捕获概率的影响,存在一定局限性。针对双雷平行航向齐射射击方式,首先给出了一种提升双雷捕获概率的平行航向齐射模型,理论推导了模型中多参数最优解方程,给出了一种多参数自适应寻优方法用以求解方程;其次结合仿真实验,基于蒙特卡洛方法,通过对比双雷齐射传统模型与优化模型的目标捕获概率,验证了多参数自适应寻优方法的可行性。研究成果为进一步使用鱼雷齐射战术提供了有效参考。

关键词：平行航向齐射自适应优化打击提前角展开系数展开散角

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穿戴武器臂的人枪耦合系统发射响应研究

北京理工大学学报 2024年第4期44卷 386-394页

作者：何龙姜荃李鹏杰徐诚南京理工大学机械工程学院自动武器系江苏南京210094 中国船舶集团有限公司第705研究所昆明分部云南昆明650032 中国兵器工业第208研究所北京102202

穿戴式武器臂是一种新型单兵上肢外骨骼,对提高单兵火力打击效能具有重要作用,含武器臂的人枪耦合系统是一种复杂人机系统,其作用机制和动力学响应特性尚需进一步研究.提出了一种穿戴武器臂的总体方案,研制了穿戴式武器臂原理样机,采用1... 详细信息

穿戴式武器臂是一种新型单兵上肢外骨骼,对提高单兵火力打击效能具有重要作用,含武器臂的人枪耦合系统是一种复杂人机系统,其作用机制和动力学响应特性尚需进一步研究.提出了一种穿戴武器臂的总体方案,研制了穿戴式武器臂原理样机,采用16通道Delsys表面肌电测试系统采集射手立姿据枪瞄准时左右臂和躯干肌肉的表面肌电信号,对典型射手在有/无穿戴武器臂状态下,双手握持枪械时的肌肉疲劳状况进行对比评估;采用Codamotion三维运动捕捉系统采集立姿无依托点射和单发射击过程中枪口响应数据,建立有/无穿戴武器臂状态立姿无依托人枪相互作用动力学仿真模型,通过试验和仿真分析穿戴武器臂状态人枪系统发射动态响应特性.研究结果表明穿戴武器臂立姿据枪瞄准时射手左手肌肉的积分肌电值除三角肌外均有明显的下降,肱二头肌的下降尤为显著;穿戴武器臂立姿无依托点射时枪口后坐和竖直方向的位移量相比“无武器臂持枪射击状态”大幅下降,抵肩力也大幅下降,穿戴式武器臂减轻了穿戴者的双手肌肉疲劳,提高了枪械的射击动态稳定性.

关键词：上肢外骨骼穿戴式武器臂人枪系统发射动力学枪口响应

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包覆式活性EFP成型机理与规律研究

兵工学报 2024年

作者：别海远张鸿宇马红兵邱文豪郑元枫北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室中国船舶集团公司第705研究所

为研究包覆式活性爆炸成型弹丸（Explosively Formed Projectiles，EFP）成型机理及药型罩结构对成型行为的影响规律，采用Lagrange和Euler组合算法开展包覆式活性EFP成型过程数值模拟。数值模拟结果首先揭示包覆式活性EFP成型机理，其... 详细信息

为研究包覆式活性爆炸成型弹丸（Explosively Formed Projectiles，EFP）成型机理及药型罩结构对成型行为的影响规律，采用Lagrange和Euler组合算法开展包覆式活性EFP成型过程数值模拟。数值模拟结果首先揭示包覆式活性EFP成型机理，其典型包覆成型过程主要包括轴向双罩碰撞阶段、径向包覆闭合阶段和金属前驱侵彻体拉伸阶段。在轴向双罩碰撞阶段，双罩通过多次碰撞-分离-碰撞过程，实现轴向加速和动能传递；在径向包覆闭合阶段，金属罩向前折叠，其后部实现对活性罩完全包覆，前部形成速度梯度明显的金属前驱侵彻体；随后，金属前驱侵彻体随时间逐渐拉伸，甚至断裂。进一步得到紫铜罩和活性罩形状参数对包覆成型的影响规律，随紫铜罩边缘厚度从2.0 mm减小到0.5 mm，包覆闭合时间从57.9 μs减小到23.9 μs，同时头部速度从1 851 m/s增大到2 370 m/s，侵彻体长度从76 mm增大到110.5 mm；随紫铜罩曲率半径从60 mm减小到40 mm，包覆闭合时间从42.1 μs减小到28.1 μs，同时头部速度从1 789 m/s增大到2 242 m/s，侵彻体长度从66 mm增大到100 mm；随活性罩厚度由6 mm减小至2 mm，包覆时间从52.0 μs减小至32.1 μs，活性罩质量从6.47 g降低至2.37 g；随活性罩直径由32 mm减小至16 mm，包覆时间从34.4 μs减小至30.8 μs，活性罩质量从6.42 g降低为1.61 g。研究结果能为包覆式活性EFP聚能装药设计提供指导和参考。

关键词：聚能装药药型罩成型行为活性材料包覆式EFP

船舶舵机电静液作动器的分数阶线性自抗扰控制

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兵工学报 2024年第5期45卷 1514-1522页

作者：吕明明谢华伟钟伟万国龙涂超凡江苏科技大学机械工程学院江苏镇江212100 中国船舶航海保障技术实验室天津300131 中国船舶重工集团公司第七〇七研究所九江分部江西九江332007

为改善船舶舵机电静液作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的抗扰性能,提出一种基于线性自抗扰控制和分数阶PD控制的融合控制方法。在建立驱动电机和液压系统数学模型的基础上,利用线性扩张状态观测器(Linear Extended State Obse... 详细信息

为改善船舶舵机电静液作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的抗扰性能,提出一种基于线性自抗扰控制和分数阶PD控制的融合控制方法。在建立驱动电机和液压系统数学模型的基础上,利用线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)估计EHA在不同工况下所受的内外总扰动,并证明LESO的有界稳定性;进一步采用分数阶PD控制作为控制律对所估计的总扰动予以主动抑制,控制参数由剪切频率和相位裕度等频率响应指标决定。利用AMESim和Simulink联合建立EHA仿真模型,通过分析可知,所提出控制方法在船舶航速分别为6 kn和8 kn时位移控制精度均约为1 mm。利用自研EHA搭建船舶舵机半实物试验装置,进行来回摆舵和突然换向试验,结果表明在负载扰动下和有突变换向情况时,所提出控制方法对操舵指令的跟踪均具有较好的快速性和稳定性。

关键词：船舶舵机电静液作动器线性自抗扰分数阶PD

基于以太网接口的水下无线光中继通信系统设计

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光学学报 2024年

作者：杨祎封一博窦雨昂张建磊贺锋涛朱云周王晓波高旭李乐妍西安邮电大学电子工程学院中国船舶集团公司第705研究所水下信息与控制重点实验室

由于无线光通信UWOC(Underwater Wireless Optical Communication)在水下传输距离有限且辐照范围受环境约束，本文提出了一种基于蓝绿波分的链式中继网络拓扑结构，在提高数据传输距离的同时也可改变数据传输方向。首先针对光电/电光异... 详细信息

由于无线光通信UWOC(Underwater Wireless Optical Communication)在水下传输距离有限且辐照范围受环境约束，本文提出了一种基于蓝绿波分的链式中继网络拓扑结构，在提高数据传输距离的同时也可改变数据传输方向。首先针对光电/电光异构数据类型，设计了基于以太网数据的层级数据处理结构，解决了高速并行以太网数据到低速串行光信道数据的转换问题。其次针对无线光数据传输模式，我们设计了一种引导序列、类串口字符帧结构和数据转发协议，在节省系统能耗的同时，提高了系统可靠性。最后我们使用现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）实现了这些算法和协议，搭建实验系统，探究了在不同的传输速率和接收光功率的情况下，引导序列字节数对系统数据可靠传输的影响，并在标准3米实验水池中测试了不同速率的三点级联系统性能。实验表明，在引导序列字节数为3-22字节内，相比于端对端通信系统数据丢帧率的传输距离，中继级联系统中在同样丢帧率下可成倍数延长水下通信距离。

关键词：水下无线光通信中继以太网异构数据 FPGA

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某电磁发射装置高平机气电作用特性分析

海军工程大学学报 2024年第3期36卷 1-6页

作者：邱群先宋海通王丹峰马新科何行中国船舶集团有限公司第713研究所郑州450015

基于某大质量电磁发射装置研究背景,针对螺杆气压式高平机驱动俯仰系统运行过程中的气电作用特性展开研究。建立了发射系统动力学模型,结合高平机结构和布局特征,对俯仰系统动力学运行过程中高平机气电参数进行了理论分析和试验验证,得... 详细信息

基于某大质量电磁发射装置研究背景,针对螺杆气压式高平机驱动俯仰系统运行过程中的气电作用特性展开研究。建立了发射系统动力学模型,结合高平机结构和布局特征,对俯仰系统动力学运行过程中高平机气电参数进行了理论分析和试验验证,得到了两种不同工况运行条件下气压平衡效果、系统电流、功率等变化规律。理论计算结果和试验结果对比分析表明:螺杆气压式高平机气压作用可最大降低整体重力不平衡力矩的89.9%,匀速工况下可最大降低75.4%的系统运行功率,对系统电源需求和结构紧凑化设计非常有利;所提的高平机理论计算结果和试验数据吻合较好,研究成果对大质量火炮瞄准机设计具有参考意义。

关键词：电磁发射高平机平衡效果瞄准机

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三摆臂式扰流片矢量气动力数值仿真研究

科学技术与工程 2024年第4期24卷 1488-1495页

作者：杨海涛廖贵超习敏帅超中国船舶集团有限公司第710研究所宜昌443003

为适应智能可控弹药发动机喷口愈来愈小的发展趋势,针对三摆臂式扰流片矢量控制形式开展了气动力数值仿真。研究三摆臂式扰流片推力和侧向力调节能力。结果表明:推力随着主推角的增加而降低,最大推力损失仅与主推角有关;当主推角大于36... 详细信息

为适应智能可控弹药发动机喷口愈来愈小的发展趋势,针对三摆臂式扰流片矢量控制形式开展了气动力数值仿真。研究三摆臂式扰流片推力和侧向力调节能力。结果表明:推力随着主推角的增加而降低,最大推力损失仅与主推角有关;当主推角大于36°,扰流片间的气动干扰增强;侧向力随着侧向角和入口压力的增加而增大;当3个扰流片均位于发动机尾流中,前后方向和左右方向侧向力调节干扰小,且侧向力调节对推力影响小。

关键词：固体火箭发动机扰流片数值仿真推力矢量控制

大尺寸、薄壁TA15钛合金卷筒焊接工艺及精度控制方法研究

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热加工工艺 2024年

作者：田永武郑申清李渤渤王非李伟东马明亮中国船舶重工集团公司第七二五研究所洛阳双瑞精铸钛业有限公司

针对尺寸大、精度要求极高的钛合金薄板焊接变形难以控制的问题,通过对厚度为1.8 mm的TA15钛合金薄板焊接工艺的研究,获得了TA15钛合金焊接工艺参数及焊缝收缩量。采用得到的焊接工艺参数进行了直径Φ320mm、1.8 mm厚的TA15钛合金卷筒... 详细信息

针对尺寸大、精度要求极高的钛合金薄板焊接变形难以控制的问题,通过对厚度为1.8 mm的TA15钛合金薄板焊接工艺的研究,获得了TA15钛合金焊接工艺参数及焊缝收缩量。采用得到的焊接工艺参数进行了直径Φ320mm、1.8 mm厚的TA15钛合金卷筒的焊接,采用设计的新型控变形工装和退火工艺进行了变形量控制。结果表明,采用合适的脉冲TIG焊工艺参数进行焊接,然后在防变形工装控制下进行合适的退火处理,能够使得Φ320 mm的TA15钛合金卷筒直径公差控制在±0.3 mm内。

关键词： TA15钛合金大尺寸薄壁变形控制