基于操纵性能考虑的潜艇指挥室围壳外型优化数值研究

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1、250第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集流体与性能—————————————————————————————————————————-——————————————_————————————————————_-——————————————-——』’o基于操纵性能考虑的潜艇指挥室围壳外型优化数值研究柏铁朝，梁中刚，周轶美，敬军(中国舰船研究设计中心t湖北武汉430064)摘要：潜艇做水平面转向运动时，受主艇体与围壳干扰后的流场作用于艇上产生的水动力与力矩，使潜艇常伴随出现另外两个坐标平面上的耦合运动。

2、而围壳的高度与外形特征对耦合运动的幅度有着直接的影响。本文采用CFD方法计算了MSU模型在一定漂角范围内的艇体表面压力分布及部分水动力，并在此基础上针对一近似常规潜艇模型的指挥室围壳进行优化，计算表明低矮化、后缘流线型化的围壳能有效降低艇体水平转向时的横倾与纵倾幅度，为潜艇指挥室围壳的外形优化设计提供参考。关键词：操纵性；指挥室围壳；外形优化；数值研究NumericaloptimizationforsailhullformsbasedonmaneuverabilityconsiderationBaiT

3、iechao，LianglunZhonggang。ZhouYimei，Jin(ChinaandDesignCenter,WuhanHubei430064，China)ShipDevelopmentAbstract：Whenasubmarineexecutesahorizontalturning．thesailexperiencesacrossflowvelocitycomponent．111efore既inducedtheflow-fieldactonsubmarine，leads￡0motionsi

4、nanothertwocoordinatebycompositecoupledplanes，such勰3andmotions．Theheightandhullformofthesailaretotheofroll．pitchdepth—changedextremelyimportantamplitudecoupledmotions．ThepressuredistributionsaDoundthehullandhydrodynamicforcesvaryingwimdriftangleswergcom

5、putedonMSUmodelinthispaperfirstly,andthenumericalresultsalecreditablebycomparing、Ⅳitllthemeasureddata．then．threeanothersailmodelsw眦obtainedbyreducinganconventionalsubmarine’Ssailheightorstreamliningit,ofthedistributionsaroundthehulland吐leforcesrelatedwi

6、throllandmotionsiscomputationpressurehydrod)，namicpitchprocessedbyvaryingdriftangles∥c(00，10。)，itindicatesthatshorted,streamlinedsailscanreducetheamplitudeofrollandpitchmotionduringaIlorizontalturning．theconclusionCallgivesomereferencetosubmarinesail’Sd

7、esign．Keywords：maneuverability；sail；optiIIlizationonhullform；numericalsolution潜艇作水平面转向或回转运动时，通常会伴随出现另外两个坐标平面上的耦合运动，即横倾、纵倾和潜浮运动⋯。产生耦合运动的重要原因在于绕流场受指挥室围壳与主艇体组合体的干扰，作用于艇体产生了横倾力矩、升沉力和纵倾力矩。过大的力和力矩增加了处于高速机动运动中艇体姿态的控制难度，而对在浅水域活动的潜艇更是一个不可忽略的安全隐患【2】。对于已服役的潜艇通常应避免

8、高速运动下的大幅度转向或小半径急回转，对操艇控制方法应进行更为深入的研究；而对于正在设计阶段的潜艇，针对指挥室围壳的外型及位置应进行优化，以提高其水平转向运动时的操纵性能。20世纪60年代以来，国外多款潜艇采用了低矮化的外形【3，4l，但主要集中于核潜艇，常规潜艇由于其本身主尺度较小，且围壳内部要布置很多的设备，因此大多都采用矩形纵截面【41。如俄罗斯的基洛级与阿穆尔级，但由于技术发展，特别是电子技术的飞速进步，目前指挥室围壳有小型化的趋势，其外形设计也