【摘要】：隨著現(xiàn)代武器種類的極大豐富以及武器系統(tǒng)性能的不斷提升,艦艇作為主要的海上作戰(zhàn)平臺在戰(zhàn)時(shí)面臨著嚴(yán)峻的安全問題。目前,關(guān)于艦艇抗沖擊性能的相關(guān)研究是保障艦艇生命力、充分發(fā)揮艦艇戰(zhàn)斗力的基礎(chǔ)。針對艦艇在遭受水下非接觸爆炸時(shí)沖擊環(huán)境的研究仍然是艦艇抗沖擊領(lǐng)域最主要的方向之一,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。各個(gè)國家關(guān)于艦艇抗沖擊相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具有較大的差異,但是均采用沖擊響應(yīng)譜的形式對關(guān)于艦艇沖擊環(huán)境分析、艦載設(shè)備沖擊性能考核、沖擊環(huán)境區(qū)域劃分等方面做了規(guī)定。沖擊響應(yīng)譜是目前描述艦艇沖擊環(huán)境最有效的方法之一,受計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)長足進(jìn)步的影響,本文圍繞人工智能模式識別技術(shù),以沖擊譜為基礎(chǔ),對水下非接觸爆炸作用下艦載設(shè)備沖擊環(huán)境相關(guān)內(nèi)容展開研究。由于實(shí)船試驗(yàn)成本昂貴,模式識別理論及技術(shù)在艦艇抗沖擊領(lǐng)域廣泛使用,使數(shù)值仿真的計(jì)算量極大地降低,同時(shí)可以對實(shí)際的水下爆炸試驗(yàn)設(shè)備沖擊環(huán)境進(jìn)行評估,有著極大的參考意義。本文內(nèi)容的實(shí)現(xiàn),主要有以下幾個(gè)方面:(1)以中型浮動沖擊平臺測試條件下的艦載設(shè)備抗沖擊考核試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過確定試驗(yàn)的炸藥量、爆距、爆源位置、測點(diǎn)位置及被試設(shè)備質(zhì)量等信息,最終利用支持向量機(jī)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)工況中相關(guān)測試條件下各個(gè)設(shè)備安裝位置處的沖擊環(huán)境模擬。(2)利用最小二乘法將沖擊譜規(guī)整為設(shè)計(jì)譜的方法在計(jì)算過程中存在較大的誤差,因此本文提出了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)沖擊譜與設(shè)計(jì)譜轉(zhuǎn)換計(jì)算的方法。本文通過建立遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)譜模型,預(yù)測得到相關(guān)設(shè)備安裝位置更加精準(zhǔn)的譜速度、譜位移和譜加速度參數(shù)。(3)各國關(guān)于艦艇沖擊環(huán)境的劃分并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),而我國現(xiàn)有的沖擊環(huán)境劃分方式則主要借鑒了以美國為主的海軍強(qiáng)國。本文以我國某型艦艇遭受水下非接觸爆炸時(shí)的沖擊環(huán)境仿真數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),提出了一種基于模式識別技術(shù)的艦艇沖擊環(huán)境區(qū)域劃分方法。首先是利用灰度關(guān)聯(lián)法對測點(diǎn)在縱向、橫向、垂向位置上的變化對艦艇沖擊環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行評估,然后對全船沖擊環(huán)境數(shù)值的變化進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)特性分析,之后利用SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)艦艇沖擊環(huán)境的聚類計(jì)算,并通過S4VM半監(jiān)督聚類算法對各模式類之間的邊界及類內(nèi)異常值進(jìn)行修正,最終得到基于模式識別技術(shù)的艦艇沖擊環(huán)境區(qū)劃結(jié)果。本方法的提出旨在為我國艦艇沖擊環(huán)境相關(guān)研究提供新的思路。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.7
【圖文】：

器種類的不斷豐富以及在精確制導(dǎo)、爆炸當(dāng)量、沖擊持，在作戰(zhàn)任務(wù)中，水面艦艇作為海上軍事力量的主要作導(dǎo)彈等武器的直接打擊；也會有來自水雷、魚雷等水下自艦艇自身武器發(fā)射所造成的反向沖擊力的作用等。針以分為接觸爆炸和非接觸爆炸兩個(gè)方面[1]。通常情況下接觸爆炸比非接觸爆炸對艦艇造成的損傷效果更為嚴(yán)重，的角度來看，非接觸爆炸產(chǎn)生的幾率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接觸爆的范圍比接觸爆炸更廣。同時(shí)，艦艇通過有效的戰(zhàn)術(shù)規(guī)系，能夠?qū)⒖深A(yù)見的接觸爆炸大概率地轉(zhuǎn)變?yōu)閷δ繕?biāo)的遭受水下非接觸爆炸時(shí)沖擊環(huán)境的研究仍然是最主要的

譜之間的轉(zhuǎn)換[5]

（a）沖擊響應(yīng)譜 （b）沖擊響應(yīng)譜圖2.2 相鄰測點(diǎn)沖擊譜對比2.2 沖擊譜概述及理論分析2.2.1 沖擊譜物理模型沖擊譜指得是沖擊激勵作用于無限大質(zhì)量基礎(chǔ)上的一系列線性的、單自由度彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)時(shí)，各彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)的最大響應(yīng)值對應(yīng)于系統(tǒng)固有頻率所繪制的變化曲線[22]。當(dāng)艦艇受到?jīng)_擊時(shí)，船體（含基座）相當(dāng)于無限大質(zhì)量基礎(chǔ)，不同頻率安裝在船體上的艦用設(shè)備就相當(dāng)于一系列彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)。單自由度彈簧振子模型如圖 2.3 所示，假設(shè)有 n 個(gè)單自由度彈簧振子按照固有頻率從低到高的排列順序1f、2f、3f、…、nf安裝

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