一种低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法与流程

1.本发明涉及舰船消磁技术领域，特别涉及一种低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法。


背景技术：

2.舰艇在地球上航行时，在地球磁场的磁化作用下形成磁体，呈现磁性。对于船体采用无磁、低磁材料建造的舰艇，由于主辅机、锅炉、舾装等设备大多数由铁磁性材料制成，在地球磁场的作用下，同样也要形成磁体，呈现磁性，这就使得舰艇容易被磁引信水雷发现，从而对舰艇的安全构成威胁。随着磁引信水雷的灵敏度越来越高，即使低磁钢舰艇相对钢壳舰艇的磁性小的多，也容易被磁引信水雷发现并打击，因而仍然需要安装消磁系统，利用消磁绕组产生的磁场来补偿低磁钢舰艇的磁场，从而达到磁隐身的目的。
3.钢壳舰艇的磁场主要来自于壳体，而舰艇的壳体一般为对称结构，为了简化问题和便于分析，我们一般认为钢壳舰艇的磁场也是对称的。所谓对称，是指艏艉对称，左右对称，这样可以使消磁方法和消磁程序标准化、简单化。低磁钢舰艇的壳体磁性相对于整个舰艇来说较小，而且内部的铁磁性物体也不可能是均匀对称分布，因此低磁钢舰艇的磁场不能当作对称的来分析和处理。对于一般的钢壳舰艇，其消磁程序主要分为两个部分：一是使用临时消磁绕组抵消舰艇的固定磁场；二是使用固定消磁绕组补偿舰艇的感应磁场。低磁钢舰艇由于其本身的特点，其固定磁场和感应磁场都需要通过固定消磁绕组来补偿，这也使得低磁钢舰艇的消磁电流调整过程更复杂，难度更大。


技术实现要素：

4.为了克服已有技术的缺陷，解决低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整的问题，本公开提出一种低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法。
5.本公开提供的低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法，基本实施过程如下：
6.首先定义磁东、磁南、磁西、磁北方向分别对应e、s、w、n，低磁钢舰艇的龙骨、左舷、右舷分别对应c、l、r。
7.测量低磁钢舰艇在e、s、w、n四个航向上的原始磁场；
8.对其垂直分量z进行分解，公式如下：
[0009][0010][0011][0012]
式中，z
nc1
——航向北，龙骨下舰艇磁场垂直分量；
[0013]zsc1
——航向南，龙骨下舰艇磁场垂直分量；
[0014]znl1
——航向北，左舷下舰艇磁场垂直分量；
[0015]zsl1
——航向南，左舷下舰艇磁场垂直分量；
[0016]znr1
——航向北，右舷下舰艇磁场垂直分量；
[0017]zsr1
——航向南，右舷下舰艇磁场垂直分量；
[0018]zec1
——航向东，龙骨下舰艇磁场垂直分量；
[0019]zwc1
——航向西，龙骨下舰艇磁场垂直分量；
[0020]zel1
——航向东，左舷下舰艇磁场垂直分量；
[0021]zwl1
——航向西，左舷下舰艇磁场垂直分量；
[0022]zer1
——航向东，右舷下舰艇磁场垂直分量；
[0023]zwr1
——航向西，右舷下舰艇磁场垂直分量；
[0024]zpc
——龙骨下，舰艇固定磁场垂直分量；
[0025]zpl
——左舷下，舰艇固定磁场垂直分量；
[0026]zpr
——右舷下，舰艇固定磁场垂直分量；
[0027]zizc
——龙骨下，舰艇垂向感应磁场垂直分量；
[0028]zizl
——左舷下，舰艇垂向感应磁场垂直分量；
[0029]zizr
——右舷下，舰艇垂向感应磁场垂直分量。
[0030]
令
[0031]zp
+z
iz
＝[z
pl
+z
izlzpc
+z
izc z
pr
+z
izr
]
ꢀꢀꢀ
(4)
[0032]
式中，z
iz
——舰艇垂向感应磁场垂直分量；
[0033]zp
——舰艇固定磁场垂直分量。
[0034]
设横向消磁绕组xq的个数为m，纵向消磁绕组yq的个数为n，垂向消磁绕组zq的个数为q。通过测量，得到消磁绕组xq、yq和zq的绕组效率分别为：
[0035]
xq＝[xq1；xq2；...；xqm]
ꢀꢀꢀ
(5)
[0036]
yq＝[yq1；yq2；...；yqn]
ꢀꢀꢀ
(6)
[0037]
zq＝[zq1；zq2；...；zqq]
ꢀꢀꢀ
(7)
[0038]
xqj(j＝1，2，...，m)表示第j个横向消磁绕组xq的绕组效率；
[0039]
yqk(k＝1，2，...，n)表示第k个纵向消磁绕组yq的绕组效率；
[0040]
zqu(u＝1，2，...，q)表示第u个垂向消磁绕组zq的绕组效率。
[0041]
消磁绕组产生的磁场要与舰艇原始磁场的大小相等方向相反，因此消磁电流满足下式时可以得到最佳的消磁效果。
[0042]
[i
px i
py iz][xq；yq；zq]＝-(z
p
+z
iz
)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0043]
其中i
p
x＝[i
px1 i
px2 ... i
pxm
]，i
pxj
表示第j个横向消磁绕组xq的固定电流；i
py
＝[i
py1 i
py2 ... i
pyn
]，i
pyk
表示第k个纵向消磁绕组yq的的固定电流；iz＝[i
z1 i
z2 ... i
zg
]，i
zu
表示第u个垂向消磁绕组zq的的消磁电流。
[0044]
通过方程(8)可以得到i
px
、i
py、iz
的数值，在消磁绕组通电流i
px
、i
py
、iz的情况下，再在e、s、w、n四个航向上二次测量低磁钢舰艇的磁场；
[0045]
对其垂直分量z进行分解，公式如下：
[0046][0047]
[0048][0049][0050][0051][0052]
式中，z
ixc
——龙骨下，舰艇纵向感应磁场垂直分量；
[0053]zixl
——左舷下，舰艇纵向感应磁场垂直分量；
[0054]zixr
——右舷下，舰艇纵向感应磁场垂直分量；
[0055]ziyc
——龙骨下，舰艇横向感应磁场垂直分量；
[0056]ziyl
——左舷下，舰艇横向感应磁场垂直分量；
[0057]ziyr
——右舷下，舰艇横向感应磁场垂直分量；
[0058]
令
[0059]zix
＝[z
ixl z
ixc z
ixr
]
ꢀꢀꢀ
(15)
[0060]ziy
＝[z
iyl z
iyc z
iyr
]
ꢀꢀꢀ
(16)
[0061]
式中，z
ix
——舰艇纵向感应磁场垂直分量；
[0062]ziy
——舰艇横向感应磁场垂直分量。
[0063]iix
xq＝-z
ix
ꢀꢀꢀ
(17)
[0064]iiy
yq＝-z
iy
ꢀꢀꢀ
(18)
[0065]
其中，i
ix
＝[i
ix1 i
ix2 ... i
ixm
]，i
ixj
表示第j个横向消磁绕组xq的感应电流；
[0066]iiy
＝[i
iy1 i
iy2 ... i
iyn
]，i
ixk
表示第k个纵向消磁绕组yq的感应电流；
[0067]
上述三个式(8)、(17)、(18)属于超定方程，没有准确解，但有最优解
，iix
、i
px
、i
iy
、i
py
、iz的最优解可通过最小二乘法或者遗传算法、微粒群算法等仿生算法求得。
[0068]
由此可以得到每个消磁绕组的消磁电流。
[0069]ix
＝i
ix
+i
px
ꢀꢀꢀ
(19)
[0070]iy
＝i
iy
+i
py
ꢀꢀꢀ
(20)
[0071]iz
＝izꢀꢀꢀ
(21)
[0072]
其中，i
x
＝[i
x1 i
x2 ... i
xm
]，i
xj
表示第j个横向消磁绕组xq的消磁电流；
[0073]iy
＝[i
y1 i
y2 ... i
yn
]，i
yk
表示第k个纵向消磁绕组yq的消磁电流。
[0074]
本公开能够解决低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整的问题，与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0075]
(1)舰艇垂直分量的分解是消磁电流调整的一个重要环节，低磁钢舰艇磁场分布不对称，不能使用已有的方法来分解其垂直分量，本公开根据磁介质的磁化规律及机理对其垂直分量进行分解；(2)使用了所有的消磁绕组同时来补偿z
p
和z
iz
，可以使得补偿效果更好，即消磁效果更好；(3)低磁钢舰艇的消磁绕组同时加载固定电流和感应电流，消磁绕组产生的固定磁场会引起低磁钢舰艇的感应磁场的变化，本公开通过加载固定电流后重新测量低磁钢舰艇的磁场，再对其进行补偿，使得消磁后，低磁钢舰艇的最大磁场值更小，即消磁效果更好。
附图说明
[0076]
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0077]
图1被测舰艇水面航行测量示意图；
[0078]
图2显示根据本公开的低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法实施流程图。
具体实施方式
[0079]
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0080]
本公开提供了一种低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法，其示例性实施例的具体步骤包括：
[0081]
1，在消磁绕组不通电的情况下，按照图1所示在磁东、磁南、磁西、磁北四个航向测量低磁钢舰艇的原始磁场；
[0082]
2，消磁绕组逐一单个通电，测量消磁绕组的消磁效率，其中横向消磁绕组xq在磁南或者磁北航向测量，纵向消磁绕组yq在磁东或者磁西方向测量，垂向消磁绕组zq可以在任一航向上测量；
[0083]
3，根据公式(1)、(2)、(3)计算出分量(z
p
+z
iz
)，并按照式(8)使用所有xq、yq、zq绕组拟合出与(z
p
+z
iz
)大小相等，方向相反的磁场曲线，并据此确定i
px
、i
py
和iz的值；
[0084]
4，消磁绕组xq、yq、zq按照i
px
、i
py
和iz通相应的电流，并重新测量低磁钢舰艇在磁东、磁南、磁西、磁北四个航向的磁场；
[0085]
5，按照公式(9)～(14)计算出分量z
ix
和z
iy
，按照式(17)和(18)分别用xq补偿z
ix
，yq补偿z
iy
，得到i
ix
和i
iy
的值；
[0086]
6，根据公式(19)～(21)把固定电流和感应电流相加，就可以得到每个消磁绕组的消磁电流值。
[0087]
自此，就完成了一种低磁钢舰艇消磁系统消磁电流调整方法。
[0088]
上述技术方案只是本发明的示例性实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。