Chinese Journal of Ship Research
一种雷达罩通风方式的仿真分析及试验验证
1）两种方案下系统模态均避开了螺旋桨叶频及其倍频。2）刚性支撑方案中船体的振动能量主要由桨-轴 态（23.5 Hz）和螺旋桨系统一阶纵向弯曲模全桨叶同向伞状弯曲模态（25.0 Hz）决定；整体减振方案中船体的振动能量主要由螺旋桨全桨叶同态（32.5 Hz）和桨-轴系统三阶纵向向伞状弯曲模弯曲模态（52.7 Hz）决定。3）相较于刚性支撑，由于减振系统的低频大阻抗特性，整体减振方案中螺旋桨全桨叶同向伞25.0 Hz 32.5 Hz，船体的径状弯曲模态由 提高到了15.2 dB，在 5~100 Hz向均方速度峰值降低了 低频12.2 dB。段内船体径向均方振动速度级降低量为
4 推力轴承整体减振系统激励响应特性实验
为验证推力轴承整体减振系统的隔振效果， I II分别测量推力轴承 承载和推力轴承 承载时船体相同位置的径向振动响应信号，以壳体轴向和200周向均布的 个加速度传感器测点均方根值为指标，确定激振器激励频率处的加速度功率谱密度，评估同一工况两种方案下振动信号的衰减量，即系统对螺旋桨特征线谱的衰减效果。实验室用10于模拟螺旋桨推力的纵向液压加载装置如图10~30 Hz所示，该装置能稳定输出 最大幅值为10 kN 200 kN的单频简谐激励力和最大 的静推3力。限于篇幅，本文仅列出 种工况下系统的激2 11～励响应特性，实验工况和结果分别如表 和图13图 所示。11~图 13由图 可知，推力轴承采用整体减振15 ，20 25 Hz方案后，在激励频率 和 处船体特征12，13 11 dB响应峰值分别具有 和 的减振效果。结合数值计算结果可以得出结论：应用推力轴承10 dB整体减振技术后，船体的振动响应具有 以
［张维，李天匀，赵耀，等. 基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究［ 中国造船，
摘 要：［目的］雷达罩是现代舰船雷达隐身防护的必要装备，为保证雷达罩内雷达的转动及发射性能不受影响，需解决雷达罩内的环境温度控制问题，而传统设计的通风空调方式不符合要求，为此，提出一种封闭式雷达罩内的通风空调方式。［方法］该通风空调方式是将空调风管接入雷达基座的腔体，送风口位于腔体壁面，利用
腔体作为静压箱送风。为验证所提方式的有效性，以某试验用封闭式雷达罩为对象，构建物理模型及数值计算模型，开展雷达罩内的热分布和通风效果的仿真模拟及试验测试。［结果］结果表明：采用雷达罩基座通风空调方式后，雷达罩内的温度能满足设计要求，且温度分布比较均匀。［结论］所设计的雷达罩基座通风空调方式可
以满足封闭式雷达罩内的环境控制要求和用于现代舰船雷达隐身设计。关键词：雷达罩；雷达基座；空调通风；仿真分析
201108中国舰船研究设计中心，上海
0引言
考虑到隐身性需要，现代舰船上露天布置的大型雷达需要安装封闭式雷达罩，而雷达阵面的电子元器件工作时会发热，在封闭空间内，若散热不及时，会导致阵面过热和环境温度过高，从而使雷达电子元器件的工作效率下降。对于超出规定10 ℃，雷达工作效率就会下范围的温度，每增高2.0％［1］。此外，雷达设备在罩内的空间占比降约 60%），雷达阵面在转动以及发射雷达波时，大（约不允许发射阵面前有遮挡，而传统设计的通风空调方式易对雷达波发射产生干扰或遮挡，不仅影响了雷达性能，而且也难以满足封闭式雷达罩内的热环境控制要求。针对雷达罩的工作特性以及罩内的热环境控制要求，张娟等［2］构建了雷达罩的仿真模型，通过计算雷达罩表面的热分布，将流场计算得到的温度值插值到对应的热应力分析模型中；文献［3-7］对雷达罩本体结构的壁面厚度、电性能、材料、隐身性等进行了研究，且主要偏重于提高雷达罩本体的功能特性。然而，国内目前还缺乏针对雷达罩内温度场及相应通风空调方式的研究。因此，本文将针对封闭式桅杆雷达罩的通风空调设计，按照水面舰船桅杆通风区温度控制的规范要求，以某试验用封闭雷达罩为对象，结合我国水面舰船雷达隐身设计要求，开展雷达罩内环境温度控制的仿真及数值计算，提出一种既能控制雷达罩内温度又不影响雷达工作性能的通风空调方式，并验证其实际效果。所提通风空调方式，对于提高我国水面舰船的相关技术水平具有重要意义。
1 雷达罩通风空调设计方案1.1 研究背景
1图 所示为某试验用舰船桅杆顶部的雷达罩布置。由图可见，雷达安装在基座上，整个雷达和基座被封闭在雷达罩内。雷达阵面在罩内转动并对外发射雷达波，为保证雷达能正常工作，参考相关规范对水面舰船桅杆通风区的温度控制要求［8］， 37 ℃。雷达罩总的热负雷达罩内的温度被控制在6 373 kcal/h，其中传导热量为1 643 kcal/h，设备荷为 4 730 kcal/h，雷达罩内空调设计送风温发热量为20 ℃ 17 ℃度为 （温差为 ），计算需要的空调风1 300 m3/h。如果要控制封闭式雷达罩的温量约度，需采取适当的送风方式，将空调风均匀地送入雷达罩内，并及时带走罩内的热量。但因雷达罩的结构特殊，其类似于球形，风管无着力点，使得风管沿雷达罩边壁布置会干扰雷达波的发射，进而影响雷达的性能。因此，采取何种通风方式就成为了封闭式雷达罩内环境控制的核心。
1.2 通风空调设计
因为设计风管时既不能在雷达阵面周围布置，也不能沿雷达罩的边壁布置，所以只能采取自下而上的通风方式。而将风管围绕雷达基座一圈布置，虽然能满足自下而上的送风要求，但却难以保证送风的均匀性。结合现场的实际情况，设计出了一种舰船雷达罩的通风空调方式，亦即将空调风管接入雷达基座腔体，在腔体的壁面设置送风口，利用该腔体作为静压箱送风，由设置在顶部的排风机抽风，从而形成稳定的自下而上的单向流，并及时带走雷达阵面的热量，以达到控制雷达2所罩内温度的目的。舰船雷达罩通风原理如图示。该空调通风方式结构紧凑，占用空间小，气流组织良好，可以有效控制罩内的温度。
¶p （4） - - ρg ¶t ¶z为速度矢量，m/s；μ为黏性系数，kg（/ m·s）， 2为压强，Pa；g 为重力加速度，m/s2。p 能量守恒方程： ¶ρT + div( ) = div( k grad T ) -S 5 ¶t cp （ ） T为比热容，J/kg·K； K式中：c T为温度， ；k 为流体p的传热系数，W（/ m·k）；S 2为流体的内热源，即黏T性耗散项，kg·K/ m·s）。3 （因为封闭式雷达罩内雷达阵面工作时产生的热量非常大，所以本文构建的模型模拟的流场属于强制对流场。而对于封闭空间内的对流过程计算，密度场计算是关键。本文对密度的处理采用Boussinesq了 模型，湍流模型则选用了低雷诺数的k-ε模型，该模型对于近壁面的高热流量梯度与近壁面函数一样都有很好的适应性，而且在湍流区与标准k-ε模型一样有很高的精度。封闭式雷达罩空调通风的温度场的仿真边界条件为：入Velocity-inlet，出口边界 Pressure-out，雷达口边界 wall。罩外壁面+ div( ) = div(μ grad
2.3 计算结果及分析
基于上述仿真模型计算夏季工况下封闭式雷达罩空调通风的温度场。其中，仿真条件输入如35 ℃，送风温度为20 ℃，下：雷达罩内初始温度为1 300 m3/h，雷达罩壁面温度为50 ℃。送风量为仿真计算封闭式雷达罩的各关键剖面的温度4分布。图 所示为各典型剖面位置，包括距离基1 000，3 330，5 500 mm座底部 剖面和垂直于雷达的2 5个中间剖面，各典型剖面的温度分布如图 所示。5观察各剖面温度分布的情况。由图 可见： 27 ℃，温度分布较均各典型剖面的温度大多约为5（a）和图 5（e））的匀；靠近雷达阵面（图 局部温度35 ℃偏高，约 ，相比其他区域的温度，高了约8 ℃。经分析可知，这种现象是由雷达阵面热流密度大所导致。
3 雷达罩内热环境测试
7为验证雷达罩通风空调方式的效果，如图3所示，在雷达罩垂直壁面安装了 个温度传感器， 1 000 3 300 mm分别距桅杆顶部 和 （靠近雷达阵150 mm 3面）以及距顶部剖面 处。这 个传感器用于采集不同工况下雷达罩内的热环境参数，其现8场布置如图 所示。
为验证仿真结果的有效性，依据雷达罩内的温度传感器布置的位置，在仿真模型中相同的位3置取 个测点，考虑到实际雷达阵面在转动，若只3取 个测点，得到的温度可能会有偏差，故在雷达3 3模型的另一侧选取 个测点，以与原来的 个测点9相对应，如图 所示。6本文取 个测点的温度平均值为实测温度， 10图 所示为雷达罩内的仿真和实测温度随时间10的变化曲线。由图 可见，仿真和实测温度曲线± 0.5 ℃下降的趋势基本一致，温差也控制在 以2内。可见，通过选取 组对称测点，可弥补简化的雷达罩仿真模型中“忽略雷达转动”对舱室平均温度的影响，验证了仿真模型的有效性。13图 为开启空调设备后雷达罩内测点的温度分时图。
［门薇薇，王志强，轩立新. 隐身雷达罩技术研究进
中国船舶集团有限公司第七○一研究所.水面舰船北京：中国人
的参考借鉴价值。关键词：潜艇；操纵性；潜艇
XX摘 要：［目的］为了解决潜艇 舵的空间旋回运动控制问题，采用模糊控制方法设计 舵空间旋回模糊操纵
系统。［方法］构造权限模糊系统，以解决旋回过程中 舵对于纵倾、横倾的控制力分配问题。对潜艇水平面定
深和空间变深旋回控制进行仿真。［结果］研究表明，设计的潜艇 舵空间旋回模糊控制系统具有较好的控制效
XX舵；空间旋回；模糊控制
X果，能实现无纵倾无横倾旋回运动。［结论］验证了 舵空间旋回模糊控制系统的有效性，对于潜艇操纵有一定
1 430064海军装备部驻武汉地区第二军事代表室，湖北 武汉2 430033海军工程大学 动力工程学院，湖北 武汉
本文利用基于对话框的微软基础类库（microsoft foundation class，MFC）程序框架编制 X舵潜艇六自由度运动仿真软件，采用三阶龙格―库塔法求解潜艇六自由度运动微分方程，得到潜艇的运动状态。
2 X舵空间旋回运动分析
旋回运动是潜艇水下机动的常见方式，对于常规十字舵潜艇来说，需要同时操纵方向舵和艏、艉升降舵，来实现水下定深或空间旋回。操纵过程为：方向舵角（δr）提供旋回的诱导力，一般在旋δb回过程中保持舵角不变；艏舵角（ ）控制潜艇深角（δs度；艉舵 ）控制潜艇的纵倾。因横倾无法由操舵进行直接控制，因此常规的十字型艉舵潜艇在旋回时都存在一定的横倾。如前所述，X舵每片舵叶的转动可以同时影响潜艇的深度、纵倾、横X倾和航向，因此 舵除了能控制纵倾和深度，还能控制横倾，理论上为实现给定姿态空间旋回创造2 δ1 δ4由表 可见，采用 和 进行旋回控制时，横倾角很小，旋回直径较大；而采用δ2和δ3进行旋回控制时，横倾角较大，旋回直径较小。在δ1~δ4这4种旋回控制方式下，纵倾角和深度速率的变化幅度较小。