水面舰艇运动仿真模型研究.pdf

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1、总第204期2011年第6期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．31No．6118水面舰艇运动仿真模型研究“孙晏涛(92941部队94分队葫芦岛125000)摘要水面舰艇运动仿真模型是水面舰艇模型的重要组成部分。文章分析了水面舰艇的运动，以及不同级别的作战仿真应用对水面舰艇运动仿真模型的要求，给出了水面舰艇的实体态势递推模型，对水面舰艇运动仿真模型进行了初步的研究。关键词水面舰艇；运动；仿真模型中图分类号TP391．9ResearchonSurfaceShipsMotionSimulationModelSunYantao(Unit94，No．

2、92941TroopsofPI．A，Huludao125000)AbstractSurfaceshipmotionsimulationmodelisanimportantcomponentofthesurfaceshipmodel．Thispaperanalyzesthemovementofsurfaceships，andtheapplicationofdifferentlevelsofcombatsimulationmodelofsurfaceshipmotionsimulationrequirements，giventhephysicalsituationofsurfac

3、eshipsrecursivemodelofsurfaceshipmotionsimulationmodelisapreliminarystudy．KeyWordssurfaceships，motion，simulationmodelClassNumberTP391．91引言水面舰艇仿真模型在海军作战理论研究、战术推演、模拟训练、装备效能评估等方面有着重要应用，运动模型是水面舰艇仿真模型的重要组成部分，运动模型直接关系到水面舰艇仿真模型的精度和置信度。水面舰艇运动仿真模型根据仿真精度的不同要求，依据水面舰艇运动规律和已知参数进行数学计算，给出水面舰艇航速、航向、坐标、纵摇、横

4、摇、垂荡等运动参数，供其它仿真模型调用。2水面舰艇运动分析水面舰艇运动过程中，大致有四个状态，分别是停泊、远距离航行、近距离直航和旋回。2．1停泊水面舰艇停泊时，没有自主动力，其坐标、航向和航速受海浪及风力影响，会发生轻微变化。海浪和风力还会影响纵摇、横摇和垂荡等姿态参数。2．2远距离航行水面舰艇在远距离航行过程中，会受不同区域海况影响，不能完全按照计划沿规划航线运动，而总是在重复“偏离航线一纠正航线”，总是在作近距离“直航旋回”的动作。正常情况下，舰艇在任何时刻都不会偏离航线太多，其运动轨迹近似为一条沿规划航线不断左右变化的折线。2．3近距离直航在航行时间较短时，舰艇运动距

5、离有限，且海况相对变化不大，可以认为舰艇在旋回运动前后是在直航。直航neon果舰艇保持在一个档位，那么舰艇发动机功率相对固定，螺旋桨有效推力只与海况有关。同样，由于时间和距离有限，可以认为海况不变，这样舰艇在某一档位某一海况下的速度相对固*收稿日期：2011年1月2日，修回日期：2011年2月2日作者简介：孙晏涛，男，助理工程师，研究方向：舰炮及舰炮试验理论方法。2011年第6期舰船电子工程定。水面舰艇作直航加速时，指挥员下达的命令是前进档位，命令执行后实际改变的是螺旋桨转速。螺旋桨转速加大，使舰艇在达到命令档位本海况下的最大速度前，作加速运动。舰艇速度的不断增加，会引起舰艇

6、水阻力的加大和螺旋桨有效推力的减小，从而使加速度不断减小，直至加速度为零，舰艇达到命令档位在本海况下最大速度。2．4旋回水面舰艇在战斗过程中，要进行适当的旋回以抢占有利阵位。一般情况下，水面舰艇不会在朝某一方向旋回时，直接朝相反方向旋回，这中间必须有一个直航的过程。所以可以说旋回的结束是直航的开始，而旋回的开始都是直航的结束。在由直航开始旋回时，水面舰艇一般不会加速，因为在较大舵角情况下加速，或者多发动机舰艇各发动机档位相差过大，会造成翻船或者船体折裂。这就是说，舰艇在某个速度某个海况下，有固定的最大旋回速度和最小旋回半径。旋回速度指航向的变化速度，旋回半径指舰艇旋回轨迹圆的

7、半径，它们决定于水面舰艇旋回时的径向速度、最大舵角、各车档位和漂移量。在直航速度很小的情况下，多发动机舰艇可利用各发动机的档位差在原地转向。舰艇在旋回时，受海浪和风力影响，相比理想情况下的运动轨迹，会有一个漂移量。这个漂移量与舰艇的转动惯量、水动力组合参数等诸多因素相关，目前还无法对其进行理论计算求解。通常情况下，舰艇每年都要测量其与海浪方向成一定角度时的漂移量，在数学模型中可根据漂移量计算出舰艇的漂角指数，以便在进行递推求解时根据漂角指数修正舰艇运动参数。3水面舰艇运动仿真模型需求分析作战仿真一般可分