潜艇舱室破损时的定深操纵运动仿真分析.pdf

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1、第36卷第6期2014年6月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36．No．6Jun．．2014潜艇舱室破损时的定深操纵运动仿真分析丁风雷，张建华，王顺杰(海军潜艇学院，山东青岛266042)摘要：潜艇水下发生舱室破损事故后，操纵潜艇使其在某一较浅深度定深航行是一种非常重要的动力抗沉手段，对保持潜艇的水下隐蔽性意义重大。基于潜艇垂直面运动非线性方程，对潜艇首、中、尾部舱室分别发生破损时的定深操纵运动进行仿真，分析潜艇在上浮及保持深度过程中的运动特性，并提出相应的高压气应急使用方法。关键词：潜艇；舱室破损；定深航行

2、；高压气中图分类号：U674．76文献标识码：A文章编号：1672～7649(2014)06—0038—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．06．007Thesimulationandanalysisofthefixed-depthmotionwhensubmarine7scabindamagedDINGFeng—lei，ZHANGJian—hua，WANGShun—jie(NavySubmarineAcademy，Qingdao266042，China)Abstract：Controllingsubmari

3、netonavigateatafixed—shallowerdepthisoneofimportantdynamicanti—sinkingmeasureswhenthecabinofsubmarineisbroken，andithasgreatsignificancetokeepingtheunderwatercovertnessofthesubmarine．Basedonnonlinearequationsofsubmarineinvertical—planemovenlent，fixed—depthcontrollingmotionofs

4、ubmarinewiththeforecabin，themiddlecabinorthesterncabinrespectivelybrokenissimulated．Themotioncharacteristicsofsubmarineintheprocessoffloatinganddepthkeepingareanalyzed，andthecorrespondingemergencyusingmeasuresofhigh—pressuregasaregiven．Keywords：submarine；cabinbroken；fixed—de

5、pthnavigation；high—pressuregas潜艇以其良好的隐蔽性和强大的突击威力，已成为各国海军重点发展的武器装备之一。然而，各式各样的探潜器材和攻潜武器也在不断地发展更新。未来海战场上，潜艇在水下作战过程中，很可能会受到鱼雷或其他武器的攻击而导致舱室破损进水，且由于海面存在敌情，潜艇不能上浮至水面进行损害管制，而只能控制其在既不会被敌方兵力目力发现，又不会与水面船只发生碰撞危险的最小可航行深度保持定深航行。因此，研究潜艇在破损情况下的定深操纵运动特性以及操纵控制方法则显得尤为必要。1潜艇操纵运动数学模型潜艇舱室破损后，进水将导

6、致垂向上力的平衡关系被破坏，从而产生负浮力使潜艇下沉。随着进水量的增多，下沉速度还将迅速变大。因此，当潜艇水下发生破损进水事故时，首要任务为损管堵漏，同时还应采取有效措施使潜艇获得垂直向上的力，令其达到新的受力平衡。产生该力的方法主要为操舵产生的舵力以及高压气吹除主压载水舱所产生的正浮力。1．1潜艇空间运动数学模型潜艇应急上浮过程中，其运动规律表现出较强的非线性，因此需采用垂直面上的非线性运动方程。1。以精确地描述潜艇的应急上浮运动规律。其中，所采用的坐标系和符号意义见文献[2]和文献[3]。1．2高压气吹除系统数学模型1．2．1高压气吹除系统

7、工作原理高压气吹除系统是潜艇应急起浮系统的重要组收稿日期：2013—10—16；修回日期：2014—03—28作者简介：丁风雷(1973一)，男，硕士，讲师，主要从事潜艇操纵与运动仿真方面的教学与研究。第6期丁风雷，等：潜艇舱室破损时的定深操纵运动仿真分析·39·成部分，包括正常吹除、应急吹除和短路吹除等工作方式。其基本工作原理是利用储存在高压气瓶里的压缩空气，通过连接到各个压载水舱管路，将压载水舱里海水排出，使潜艇获得正浮力而上浮。本文将目标潜艇上用于吹除的高压气瓶等效成一个大高压气瓶，管系等效成一个管路”。。1．2．2主压载水舱供气吹除数学

8、模型高压气吹除主压载水舱的理论数学模型可表征如下‘“：：础／29(^+竺些)，’^√。、Pg一础√2鲋+—PB-FPo)r(h)’‰㈤R％一即。础√2