潜艇动力系统能量使用及建模方法研究.pdf

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1、总第２４６期舰船电子工程Vol．３４No．１２２０１４年第１２期ShipElectronicEngineering８９磁潜艇动力系统能量使用及建模方法研究１２２周建文孙俊忠周智勇（１．海军潜艇学院研究生队青岛２６６０４２）（２．海军潜艇学院动力操纵系青岛２６６０４２）摘要为发挥好动力系统为战术服务的目的，根据潜艇动力系统的特性，对潜艇能量使用情况进行分析，按照能量使用的过程和工况特性对潜艇动力系统建模方法进行研究，指出了不同建模方法的优劣性，为建立准确的数学模型提供依据。关键词动力系统；蓄电池；推进系统；辅机中图分类号TP３９１．４１DO

2、I：１０．３９６９／j．issn１６７２‐９７３０．２０１４．１２．０２３EnergeUsageandModelingMethodofSubmarinePowerSystem１２２ZHOUJianwenSUNJunzhongZHOUZhiyong（１．PostgraduateDepartment，NavySubmarineAcademy，Qingdao２６６０４２）（２．Power‐operateControlDepartment，NavySubmarineAcademy，Qingdao２６６０４２）AbstractInordertoma

3、kepowersystemplayagoodservicefortactics，accordingtothecharacteristicsofsubmarinepowersystem，theresearchofsubmarinepowersystemmodelingmethodistakenandthestrengthsandweaknessesofdiffer‐entmodelingmethodsarepointedouttoprovidethebasisforestablishingaccuratemathematicalmodel．

4、KeyWordspowersystem，battery，propulsionsystem，auxiliarymachineryClassNumberTP３９１．４１信等辅助设备是电量消耗较少的装置，是潜艇航行１引言和作战的平台。常规动力潜艇为了保持隐蔽性，在执行航行、１）柴发机组———蓄电池的能量使用作战任务时，为了减少暴露率，必须减少充电次数此过程是化学能———机械能———电能———化学和合理地选择充电时机、充电时间；另外在满足战能的能量传递过程，柴油机消耗燃油带动发电机转子术条件下，可以选择最优的动力系统使用方案，达转动，发电机转子的

5、旋转在励磁电流的作用下切割定到合理利用能量的目的。基于现状，对潜艇动力系子线圈产生电流，向蓄电池充电，蓄电池以化学反应的统能量合理、有效地分析和使用是亟待解决的问形式储存化学能，同时使电解液浓度不断上升。题，必须选择合理的建模方法建立准确的能量使用２）蓄电池———推进电机的能量使用模型对动力系统进行定量的分析。此过程是化学能———电能———机械能的能量传递过程，蓄电池内部物质的化学反应产生电流，２动力系统能量使用分析带动推进电机转动，推进电机的转动带动传动轴转蓄电池和发电机是常规潜艇最重要的电源装动将机械能传递给螺旋桨，从而使潜艇动作。置

6、，它是所有机械的动力源泉；推进电机是电量消３）蓄电池———辅机的能量使用耗最大的装置，它带动传动轴的旋转产生力矩，使此过程是化学能———电能———其他形式能量螺旋桨转动，从而使潜艇运动；照明、导航、武备、通的过程，蓄电池内部物质的化学反应产生电流，通磁收稿日期：２０１４年６月３日，修回日期：２０１４年７月２５日作者简介：周建文，男，硕士研究生，研究方向：舰船装备学。孙俊忠，男，博士后，教授，研究方向：船舶动力系统及仿真。周智勇，男，硕士，副教授，研究方向：船舶动力系统及仿真。９０周建文等：潜艇动力系统能量使用及建模方法研究总第２４６期过配

7、电网络供给辅助设备。难以获得，可操作性较差，不适合作战使用研究；发从上述可知能量使用的过程是能量转换和再电机模型所用经验公式没有严格的数学证明或实分配的过程，在这个过程中由于载体自身的特性、验数据验证，因而缺乏可靠性；所建模型的健壮性传输过程中的损耗等因素的影响，在不同的工况下较差，容易受到外界干扰因素的影响。差别很大；特别是蓄电池组，由于放电电流随战术３．１．２基于作战使用的潜艇动力系统柴发机组模型的需要变化较快，不同的放电电流对蓄电池放电电１）柴油机数学模型为量的影响很大，能量的传递是非线性的。l＝c／v＋d（１）其中c、d为常系数，

8、v为柴油机输出功率，l为柴油３动力系统建模方法研究机耗油率。式（１）是根据柴油机的输出功率和耗油根据能量使用的过程、能量消耗的大小和工况率的数据，采用拟合的方法得出的。特性，把动力系统分为柴发