潜艇逆速时的垂直面机动仿真分析.pdf

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1、总第198期2010年第12期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．30No，12110潜艇逆速时的垂直面机动仿真分析。陈丘岳”徐亦凡2’胡坤2’(海军潜艇学院研究生队”青岛266071)(海军潜艇学院作战指挥系2’青岛266071)摘要逆速是潜艇水下航行时的一种特殊状态下的速度，其垂直面操纵问题也是当前潜艇面临的一个难题。根据一种利用首舵操纵控制消除尾舵逆速影响的计算方法，得到r尾舵逆速时首尾升降舵同时操纵进行垂直面机动的方法，并通过潜艇水下垂直面操纵运动模型，对这种操纵形式进行了仿真验证，验证结果表明这种方法可使潜艇在尾舵逆速时更快更有

2、效的进行垂直面机动。关键词潜艇；逆速；操纵；垂直面；仿真中图分类号TP391．9SimulationAnalysisonSubmarineVerticalManoeuvreatJumpingSpeedChenQiuyuel’XuYifan2’HuKun2’(CompanyofGraduateStudent，NavySubmarineAcademy，”Qingdao266071)(DepartmentofCampaignandCommanding，NavySubmarineAcademf’，Qingdao266071)AbstractWhenthesubmarinesail

3、ingunderwater，jumpinngspeedisaspeedinaspecialstate，andit’sverticalITla—noeuvreisalsoaproblem．WithacalculationmethodwhichusingbowelevatingruddertOavoidtheinfluenceofsterneleva—tingrudderjumpingspeed，wecangetaverticalmanoeuvremethodthatusingbowandstemelevatingruddersimultaneityatstemelevati

4、ngrudderjumpingspeed。thenwiththehelpofthesubmarineverticalmanoeuvremodel。wesimulatethetna—noeuvremethodandtheresultprovesthevaliditythatsubmarinecanmanoeuvreverticallyfasterandmoreeffectual．KeyWordssubmarine。jumpingspeed，manoeuvre，vertical，simulationClassNI■nhrTP391．91引言根据潜艇操纵性中定义，当潜艇在定深等

5、速航行时，升降舵的任何转动都不能改变潜艇的潜浮角(即不能变深)时的航速称为逆速J]。潜艇在执行各种任务时，为了降低航行噪音、节省电能、延长阵地待机时间，通常以较低速度航行，但低速航行时，升降舵舵力(矩)小、舵效差，是实艇操纵中的难题，但潜艇正面临越来越多的低速(包括逆速)航行情况，因此，该种情况下的操纵问题已不能回避。而当前对潜艇低速航行时进行垂直面机动的问题研究较少。尾舵逆速作为潜艇低速航行的一种特殊状态，研究此时潜艇垂直面机动问题对于研究低速潜艇的操纵有较大帮助，因此．本文将对潜艇尾舵逆速时的垂直面机动进行研究，本文所指的逆速均为尾舵逆速。2逆速计算对于静平衡并经良好

6、均衡后的等速直航潜艇，可写f{j潜艇定常直线运动方程：Z’嘏+Z，屯乩+Z。td，一0，，、州拉+Mp+M8h8b+Msj8。一Q按照逆速的定义，逆速是指当潜艇定深等速航行时，升降舵的任何转动，潜艇的潜浮角都为零[2]。·收稿日期：2010年7月11日．修回日期：2010年8月15日作者简介：陈丘岳．男，硕士研究生，研究方向：潜艇操纵性理论与应用。2010年第12期舰船电子工程因此由式(2)解出纵倾角口、冲角口进而得出潜浮角Z；z一纛卜笺(z7秘+z，壮)+M，壮+M，也乱+毋爱(z，屯占s+z，％&)](2)令z为零就得到逆速值，计算式如下：Vr：=[———丽订丽丁瓦两

7、—一⋯√刀疋巧订刁丽F7刁瓯再丽u’令首升降舵角瓯为0，则可得到尾舵逆速值。上式中，岔为尾升降舵角；m7为潜艇质量的无因次量；g为重力加速度；h为潜艇稳心高；其余为潜艇的水动力系数。从逆速公式可以看出，对于某一定型潜艇，当其装载状态已确定时，逆速大小是一定值。3逆速潜艇水下垂直面运动仿真分析3．1潜艇水下垂直面操纵运动模型本文采用垂直面操纵非线性方程作为潜艇垂直面操纵运动的模型，其表达式如下：m(a+wq)=兄吐+X。“2+X。硼2+kq2+XⅥZeCl+托t掰+x咿。踮-+-XT-I-POm(仞一“q)一Zo+Zt渺+Z和+