【摘要】：隨著魚雷技術(shù)的不斷發(fā)展,魚雷對(duì)水面艦船的威脅變大,反魚雷技術(shù)的研究變得十分迫切。水下連續(xù)爆炸聲干擾器是一種有效軟殺傷武器,其在水下爆炸時(shí)產(chǎn)生聲持續(xù)時(shí)間較長、功率高和頻帶寬的水聲信號(hào),能夠有效干擾聲自導(dǎo)魚雷;在遠(yuǎn)距離上,其可作為一個(gè)強(qiáng)信號(hào)的假目標(biāo),在近距離上,可造成聲吶基陣飽和阻塞,從而為水面艦船的規(guī)避聲自導(dǎo)魚雷爭取時(shí)間。本課題以反魚雷武器的水聲對(duì)抗技術(shù)為應(yīng)用背景,以水下連續(xù)爆炸聲干擾器為研究對(duì)象,進(jìn)行了聲干擾器子母彈拋撒過程結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析和子彈入水沖擊響應(yīng)研究,研究了應(yīng)力波中沖擊波、氣泡脈動(dòng)的影響因素,進(jìn)行了水下爆炸試驗(yàn),對(duì)單個(gè)水下爆炸、水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)進(jìn)行了處理及分析,分析了單個(gè)水下爆炸、水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)的聲學(xué)特性,利用理論建模及數(shù)值方法進(jìn)行了水下連續(xù)爆炸對(duì)抗聲自導(dǎo)魚雷仿真研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:(1)在聲干擾器子母彈拋撒過程結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析中:設(shè)計(jì)了子母彈活塞式單、雙燃燒室拋撒機(jī)構(gòu),采用Runge-Kutta法對(duì)艙內(nèi)動(dòng)態(tài)拋撒壓力進(jìn)行計(jì)算,并運(yùn)用有限元軟件LS-DYNA對(duì)拋撒過程的推板、中心桿及擋板的沖擊強(qiáng)度進(jìn)行了仿真計(jì)算,分析了兩種工況壓力下不同拋撒部件的強(qiáng)度失效模式;在聲干擾器子彈入水沖擊響應(yīng)研究中,利用ALE方法,基于LS-DYNA軟件對(duì)六棱柱平頭子彈的入水沖擊進(jìn)行了仿真計(jì)算,并分析了子彈入水現(xiàn)象、沖擊過載分布、速度衰減以及殼體沖擊響應(yīng)等規(guī)律。(2)在小藥量裝藥應(yīng)力波研究中:分析應(yīng)力波的基本現(xiàn)象、沖擊波的擴(kuò)展規(guī)律。結(jié)合沖擊波經(jīng)驗(yàn)公式,對(duì)無殼球形裝藥的應(yīng)力波過程進(jìn)行數(shù)值仿真,通過分析沖擊波峰值壓力在近場(chǎng)的變化,獲得了沖擊波在近場(chǎng)的超球面擴(kuò)展規(guī)律。通過設(shè)置水的狀態(tài)方程,仿真計(jì)算了帶殼球形裝藥的應(yīng)力波過程,分析沖擊波峰值壓力隨殼體厚度的變化規(guī)律;分別討論不同爆炸深度與殼體厚度對(duì)氣泡脈動(dòng)規(guī)律的影響。(3)水下連續(xù)爆炸試驗(yàn)研究中:采用水下爆炸試驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分別對(duì)單個(gè)水下爆炸聲信號(hào)及水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)的聲學(xué)特性進(jìn)行了研究,研究了水下爆炸聲信號(hào)的沖擊波衰減、聲壓級(jí)、聲持續(xù)時(shí)間、功率譜及相對(duì)能量分布等特性。水下連續(xù)爆炸產(chǎn)生的聲信號(hào)具有很強(qiáng)的聲功率,其凸點(diǎn)聲壓級(jí)可達(dá)到190dB以上;聲能量主要集中分布在頻率24kHz以下,在10kHz以下的聲能量特別強(qiáng);聲持續(xù)有效時(shí)間是連續(xù)爆炸單元的爆炸時(shí)間間隔之和。水下連續(xù)爆炸作為功率高、頻帶寬、聲持續(xù)時(shí)間較長的水聲聲源,可在水聲對(duì)抗干擾方面具有重要作用。(4)在水下連續(xù)爆炸的聲信號(hào)分析處理中:研究使用了小波變換原理、Hilbert-Huang變換方法與基于EEMD的改進(jìn)HHT等信號(hào)處理方法。應(yīng)用小波變換,結(jié)合譜估計(jì)、能量分布與時(shí)頻譜分析對(duì)單個(gè)水下爆炸、水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)進(jìn)行了分析。利用小波變換、HHT與基于EEMD的改進(jìn)HHT對(duì)單個(gè)水下爆炸聲信號(hào)、水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)進(jìn)行了信號(hào)分解、重構(gòu)及時(shí)頻譜分析。采用HHT對(duì)水下爆炸聲信號(hào)進(jìn)行分析時(shí),首先采用EMD對(duì)其分解,然后求得IMF分量,再將其進(jìn)行Hilbert變換,得到Hilbert能量譜,結(jié)果顯示:水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)的能量主要分布在48kHz以內(nèi)。對(duì)比分析,小波變換,HHT方法和基于EEMD的改進(jìn)HHT對(duì)水下連續(xù)爆炸聲信號(hào)的分析結(jié)論是基本一致的。(5)水下連續(xù)爆炸聲干擾器對(duì)抗研究中:利用理論建模及數(shù)值模擬水下爆炸對(duì)抗聲自導(dǎo)魚雷;其中水下連續(xù)爆炸的聲學(xué)效能分析中,由聲吶方程入手,建立了主動(dòng)聲吶模型及被動(dòng)聲吶模型,并以探測(cè)距離平均縮減量和平均縮減率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估水聲對(duì)抗效果;在水聲對(duì)抗策略研究中,建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,求解了非線性規(guī)劃問題,確定水下連續(xù)爆炸聲干擾器的最佳規(guī)避角和最佳落點(diǎn)。
【圖文】：

承若％逡逑圖１．１聲干擾器工作過程示意圖逡逑圖１．１為水下連續(xù)爆炸聲干擾器工作過程示意圖。水面艦船根據(jù)探測(cè)到的魚雷聲逡逑響信息，在進(jìn)行規(guī)避魚雷的同時(shí)，也投射聲干擾器（即；子母彈）到指定的水面區(qū)域。逡逑聲干擾器在下落的過程中，，進(jìn)行子母彈的拋撒，子彈下落到規(guī)劃的落點(diǎn)后按順序起爆。逡逑４逡逑

進(jìn)行二維或Ｈ維水下爆炸數(shù)值模擬。逡逑２０世紀(jì)９０年代，日本學(xué)者伊東等人將高速紋影和陰影照相技術(shù)用于水下爆炸的逡逑研究中，如圖１．２所示。采用水下攝影觀測(cè)技術(shù)和數(shù)值模擬研究了沖擊波特性利逡逑用特征線法較好地解釋了沖擊波的衰減過程，提出了采用光學(xué)觀測(cè)修正爆轟產(chǎn)物狀態(tài)逡逑方程系數(shù)來適應(yīng)水下爆炸做功特征，這一方法為炸藥狀態(tài)方程的確定提供了新思路。逡逑ｉｉｌｉ逡逑圖１．２沖擊波波陣面數(shù)值模擬與＾速攝影對(duì)比逡逑１．３N２氣泡脈動(dòng)持性逡逑氣泡脈動(dòng)在水下爆炸中有著重要的作用，但應(yīng)力波中氣泡脈動(dòng)１７￣叫＇司題的研究卻逡逑十分困難，這是因?yàn)闅馀菝}動(dòng)是涉及氣體、流體、固體及其相互y系奈侍�，臍ぐ牙C義锨芍饕郵笛檠芯俊⒗礪鄯治�、数值模拟荡_矯娼鎩ｅ義希ǎ保

本文編號(hào)：2685556