潜艇应急操纵挽回方式控制效果的仿真分析.pdf

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1、第32卷第5期2010年5月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．32，No．5May，2010潜艇应急操纵挽回方式控制效果的仿真分析刘辉，浦金云，金涛(海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉430033)摘要：在美国海军舰船研究与发展中心(DTNSRDC)发表的潜艇标准运动方程的基础上，根据潜艇特殊工况或大功角状态下的水动力特征对潜艇操纵运动方程进行了修正，建立了包括高压气吹除压载水舱模型的潜艇应急操纵模型。依靠建立模型对潜艇应急操纵时操纵首尾舵和高压气吹除压载水舱等挽回方式的效果

2、进行仿真分析，通过算例对分析结果进行验证，结果表明模型仿真的准确性。最后针对挽回过程提出了控制过程中的合理化建议。关键词：运动方程；应急操纵；模型；仿真中图分类号：U664．82文献标识码：A文章编号：1672—7649(2010)05—0014—04DoI：10．3404／j．issn．1672—7649．2010．05．004Simulationandanalysisofsubmarineemergencymaneuverrecoverymode’scontrollingLIUHui，PUJin·yun，J

3、INTao(ShipandPowerEngineeringCollege，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：BasedonthesubmarinestandardmotionequationpublishedbyDTNSRDC，accordingtospecialworkingconditionandhydrodynamicscharacteristicoflargeangleofattack，thepaperestablishess

4、ubmarineemergencymaneuvermodelwhichcontainsthemodelofhighpressureairblowingballastcompartment．Thenthepapersimulateandanalyzetheeffectofsubmarineemergencyrecoverymodeforsteeringrudderandblowingballastcompartment，andvalidatetheanalyticalresultsthroughaexample．

5、Theresultsdisplaytheveracityofmodelandsimulation．Thepaperputforwardrationalizationsuggestion．Keywords：motionequation；emergencymaneuver；model；simulation0引言潜艇水下航行事故包括舵卡、通海管路破损和耐压舱室破损进水等。潜艇操纵者必须清楚潜艇发生类似水平舵卡或舱室进水等事故时艇的特性以及恢复性操纵的措施。事故发生后，通常最有效的方法是使潜艇应急起浮¨。2】。潜艇应急

6、上浮是指在水下航行的潜艇，由于事故处于危险状态而无法继续保持定深航行时，可采取恢复操纵措施，如操纵未卡的升降舵和方向舵，停车减速，增速，高压气吹除部分或全部主压载水舱内的海水获得正浮力等使潜艇迅速浮至水面口】。潜艇事故的不同挽回措施具有不同的挽回能力，对于潜艇操纵者来说，必须清楚各种挽回措施的能力。本文在1967年DTNSRDC发表的潜艇标准运动方程H1基础上，考虑大功角状态下水动力对潜艇状态的影响，对标准运动方程进行修正，并借助拉瓦尔喷管模型建立了高压气应急吹除压载水舱模型，利用所建立的模型对各种挽回方式的挽

7、回效果进行仿真分析，最后通过舱室进水情况下的应急挽回操纵算例验证了仿真结果的真实性。l潜艇应急操纵模型文中研究潜艇操纵运动规律所采用的坐标系和符号参见文献[5]。1．1潜艇空间运动方程以1967年DTNSRDC发表的潜艇标准运动方程为基础，结合潜艇大功角及螺旋桨变负荷的拘束船模水动收稿日期：2009—04—13；修回日期：2009—07—01基金项目：武器装备科研项目基金(200805060202)作者简介：刘辉(1983一)，男，博士研究生，主要从事舰艇安全性技术研究。第5期刘辉，等：潜艇应急操纵挽回方式控制

8、效果的仿真分析·15·力试验中的垂直面内潜艇全附体模型大攻角状态下操纵性水动力试验，考虑潜艇大功角状态下的水动力特征，补充了若干项，对潜艇空间运动方程进行了修正。m【蠡一t，r+埘g一菇‘(92+r2)+Yc(pg一产)+名G(pr+奇)】=X，(1)m[西一tlJ_p+￡‘r—Yc(r2+P2)+彳G(qr一声)+龙G(pg+})]=Y，(2)m[面一uq+叩一zc(P2+92)+菇