地磁场中潜艇运动感应静电场建模.pdf

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1、第35卷第7期四川兵工学报2014年7月【武器装备理论与技术】doi：10．11809／sebgxb2014．07．002地磁场中潜艇运动感应静电场建模嵇斗，王向军，柳懿，刘德红(海军工程大学电气工程学院，武汉430033)摘要：地磁场中的金属壳体潜艇在航行时会产生感应电动势，从而产生感应静电场，将潜艇简化为长椭球壳，分别建立了潜艇处于浮航和潜航两种状态下的运动感应静电场模型，给出了电场三分量表达式；以美海国军洛杉矶级潜艇为例进行了感应电场的仿真计算，获得了两种状态下潜艇水下电场分布，仿真结果表明：感应电场在潜艇附近量值较大，随距离衰减明显。关键词：地磁

2、场；感应电场；潜艇；电场模型本文引用格式：嵇斗，王向军，柳懿，等．地磁场中潜艇运动感应静电场建模[J]．四川兵工学报，2014(7)：4—5．中图分类号：0441文献标识码：A文章编号：1006—0707(2014)07—0004—03ModeloftheInducedStaticElectricFieldbyMovingSubmarineintheGeomagneticFieldJIDou，WANGXiang-jun，LIUYi，LIUDe—hong(CollegeofElectricalEngineering，NavalUniversityofEng

3、ineering，Wuhan430033，China)Abstract：Asubmarinewithmetalhullcaninducesstaticelectricfieldwhenitmovesacrossgeomagneticfield．Asubmarinecanbetreatedsimplyasametalspheroidhullwithlongmacroaxisandconsideringsub—marineintwoconditions：movingonSlll'faceanddiving，theinducedstaticelectricfi

4、eldmodelwasde—duced．TakingoneUSNnukesubmarineasanexample，thedistributionofitsinducedelectricfieldissire-ulatedbycomputersconvenientlytoobtaintwokindsofunderwaterelectricfielddistribution．Resultsshowthat，themagnitudeofinducedelectricfieldnearthesubmarineislargewithapparentcharacte

5、risticsofrangeattenuation．Keywords：geomagneticfield；inducedelectricfield；submarine；EFmodelCitationformat：JIDou，WANGXiang-jun，LIUYi，eta1．ModeloftheInducedStaticElectricFieldbyMovingSubmarineintheGeomagneticField[J]．JournalofSichuanOrdnance，2014(7)：4—5．作为重要的目标特性，舰艇水下电场是海洋环境、舰艇流电流元建

6、立了水面舰船感应电场模型。与水面舰船相比，自身状态及参数等多种因素综合作用的结果。人们在利用潜艇可处于浮航或潜航状态，外形也完全不同，其电场分布舰艇电场信号时，需要弄清各种来源电场的基本特性，对不有其特殊性。在此通过建立潜艇钢制艇体运动切割地磁场同来源的舰艇水下电场进行建模和分析是实现这一目标的感应电场模型，并进行了仿真计算，分析潜艇这一来源的电主要途径。针对腐蚀相关静电场，文献[1]建立了腐蚀电场场的特性。的边界元模型。文献[2—3]对轴频电场进行了建模和分析。针对磁性艇体运动产生的感应电场，文献[4]中建立了磁偶1地磁场中艇体运动感应电场模型极子阵列

7、模型，研究其分布特性。钢铁建造的舰艇，在航行时将切割地磁场磁力线产生感应电场，文献[5]通过水平直表面防护涂层均匀完好的潜艇在海水中运动时，其钢制收稿日期：2014—02—02基金项目：国防科研基金(4010308020401)；总装预研基金(9140A03051010JB1102)。作者简介：嵇斗(1975一)，男，副教授，主要从事电磁防护与环境工程研究。嵇斗，等：地磁场中潜艇运动感应静电场建模5壳体切割地磁场磁力线会在艇两舷积累电荷而形成电势差。根据电场连续性原理，运动感应电场的大小等效于潜艇运动速度突变为0时，积累电荷形成的放电电流在海水空间中产生

8、的电场，此时艇体内的电流密度为：Bzv，其中，为钢制艇体材料的电导率，＆为地磁场