海况干扰下潜艇六自由度运动分析.pdf

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1、第38卷第1期哈尔滨工程大学学报Vol．38№．12017年1月JournalofHarbinEngineeringUniversityJan．2017海况干扰下潜艇六自由度运动分析李慧，赵琳，毛英(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要:为了弥补实际海试条件的局限性，辅助实现陆上鉴定敏感潜艇运动的导航系统设备的性能，本文对潜艇六自由度运动规律进行了研究，包括静水以及海洋环境干扰下潜艇的直航和回转运动。通过分析潜艇运动时所受的力及力矩，以及海浪、海流的基本模型，建立海洋环境干扰下的潜艇六自由度运动方程。针对潜艇的线运动、角运动相关信息

2、，结合已有的经过实际试验修正的某潜艇的部分水动力系数，对其直航、回转运动进行了研究分析，仿真结果能够较为真实地反应潜艇在海洋环境干扰下的运动情况，满足实际工程中辅助测试的需求。关键词:潜艇;运动模型;六自由度;海洋环境;海浪干扰;海流干扰DOI:10．1190/jheu．1006－7043．201511027网络出版地址:http://www．cnki．net/kcms/detail/23．1390．u．20161212．1632．036．html中图分类号:U675．9;U666．12文献标志码:A文章编号:1006－7043(2017)01－009

3、4－07Analysisofsix-degree-of-freedommotioninsubmarinesunderseadisturbanceLIHui，ZHAOLin，MAOYing(CollegeofAutomation，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract:Inordertocompensateforthelimitationsofactualconditionsinseaexperiments，andtotestonlandtheequipmentthatcanbeaf

4、fectedinasubmarinemotion，inthispaper，weinvestigateasix-degree-of-freedommotionofsubmarines，includingthesubmarine’sdirectnavigationandturningmovementsinstillwaterandthemarineen-vironment．Byanalyzingtheforceofamovingsubmarineusingthebasicmodelofoceanwavesandcurrents，wees-tablished

5、asix-degree-of-freedommotionequationofsubmarinesunderoceanwavedisturbance．Basedonasubma-rine’shydrodynamiccoefficients，whichwecollectedandthencorrectedinourexperiments，wecoulddeterminethesubmarine’slineandangularmovements，andcouldthusanalyzeitsdirectandturningmovements．Simulatio

6、nresultscanrealisticallyreflecttheinterferenceinthemovementofsubmarinesinthemarineenvironment，andthusmeettheneedinpracticalengineeringtotestequipment．Keywords:submarine;motionmodel;six-degree-of-freedom;marineenvironment;oceanwavedisturbance;oceancurrentdisturbance对于敏感潜艇运动的导航系统而

7、言，在装备前的潜艇标准运动方程为基础，进行适当简化，结合海要对其进行性能鉴定，需要尽可能地遍历潜艇出海洋环境干扰模型，建立海况干扰下的潜艇六自由度时的各种运动，包括各种海洋环境干扰。实艇试验运动方程。以某潜艇为研究对象，进行静水和海况［1］成本高、风险大，而且由于复杂海况的不可预见干扰下的直航、回转运动仿真分析，最后得出潜艇六性，造成潜艇的短周期运动具有不可控性，海况(尤自由度运动的速度和姿态的变化特点。其是复杂海况)干扰造成的潜艇受迫运动无法实现1坐标系人为控制，无法全面考察设备性能。这使得全面分析潜艇在海洋环境干扰下的六自由度运动十分有意描述潜艇六

8、自由度运动时采用了固定坐标系义。利用陆地上建立的真实的潜艇模拟仿真环境，(或称地面坐标系)及运