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《海船轴频电场建模方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、海船轴频电场建模方法研究卢新城I,王婷I,陈新刚2,龚沈光彳（1.中国人民解放军92609部队，北京100077；2.海军装备研究院舰船论证研究所，北京100073；3.海军工程人学兵器工程系，武汉430033）摘要:轴频电场是由丁•螺旋桨转动时因主轴和轴承Z间的接触阻抗不恒定而导致流经主轴的腐蚀或防腐电流受到周期性调制而产牛，是海船的一个重要H标特征信号。本文利用时谐电流元，从理论上推导了海船轴频电场的数学建模方法，采用该方法只需有限的测量数据即可建立海船轴频电场的数学模型，拟合海船产生的轴频电场分布。关键词：海船；轴频电场；建模；吋谐电流元Resea
2、rchonthemodelingmethodofaseagoingvessefsshaft-rateelectricfieldsLUXin-cheng1,WANGTing1,CHENXin-gang2,GONGShen-guang?(1.92609unit,PLA,Beijing100077;2.InstituteofNavalVessels,NAAofPLA,Beijing100073;3・Dept,ofWeaponryEng.,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033)Abstract:Shaft-rateel
3、ectricfieldisproducedbyshaftcurrentsurgescausedbyimpedancechangesbetweenshaftandhull,modulatedbyshaftrotation.Shaft-rateelectricfieldisoneoftheimportanttargetcharacteristicsignaturesofseagoingvessels・Themodellingalgorithmofshaft-rateelectricfieldisdevelopedbyusingtime-harmonicele
4、ctriccurrentelementsinthispaper.Byemployingthistime-harmonicelectriccurrentelementsmodel,theshaft-ratesignatureofaseagoingvesselcanbemodelled・Keywords:seagoingvessel;shaft-rateelectricfield;modeling;time-harmonicelectriccurrentelement1引言螺旋桨的转动调制流经转轴的腐蚀或防腐电流会在海水屮产生轴频电场。由于在一定区域范围内，
5、海水和海床可以看作均匀、线性的导电媒质。因此海船在海水中产生的轴频电场可以用一系列位丁该船在水下部分所占区域内的时谐电流元产生的廉加电场來模拟。只要用來拟合海船轴频电场的时谐电流元的分布合理，就能使得模拟轴频电场达到很高的拟合精度。海船水下电场的建模方法主要有有限元法、边界元法和电偶极子建模方法。前两种主要是针对海船阴极保护系统的静电场，利用大型的有限元52]或边界元软件门对海船水下部分船壳表而电势分布进行计算，从而预测海船水下电势及与腐蚀有关的电场。而对于轴频电场，贝恂用时谐电偶极子进行建模，加拿大海军曾利用Weaver的电偶极子模型成功的预测了舰船轴
6、频电场和静电场的特征信号分布⑷。并口，电偶极子建模方法可以根据测量结果进行实时计算，从而进行海船的跟踪和定位。2理论推导选定测量坐标系为o-兀比，并以海平而为z=0平面，该坐标系的三轴方向满足右手螺旋法则。假设海船水卜•部分的区域内有加个时谐电流元Ijg仍,右•）（J=1,2,……冲）用来拟合海船的轴频电场。如杲在海水中测量到n个点的电场强度值（i=0,1,,m）,测量点和电流元的相对位置如图1所示，则位于点（厂,儿,令）处的时谐电流元巧在位置为a•，片，石）的测量点产生的电场强度Ei的三个分屋可分别表示为(/=0,1,,/:)(i=0,L,?:)(/=
7、0,lt……/)率不同的分层导电媒质⑻。对于深海区域，可将其看作空气一海水二层模型进行研究；而对于浅海区则应将其看作空气一海水一海底三层模型甚至三层以上模型进行研究。对于二层海水模型,系数%、b谢、5、伽、byij、Cyij、azij、b曲、c珂的表达式分别如下⑼:a_-顾并兀-“几-2也
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9、°一5（1）伙「一肚）亠-心讣］八…七+忑J二（“阳*曲：）从/心图1时谐电流元与测竝点的相对位置I（齐一可尸一（必二旳）'4兀好将其中系数axU、
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