潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析.pdf

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1、第37卷第9期2015年9月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．9Sep．，2015潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析陈志法1，戴余良1，邓峰1，倪刚2(1．海军工程大学动力工程学院，湖北武汉430033；2．中国人民解放军92351部队，海南三亚527000)摘要：通过对比分析不同的潜艇运动方程，得到适用于潜艇水下回转运动仿真的数学模型，采用分段计算方法对潜艇水下回转运动横向水动力进行建模仿真。分析了潜艇水下定常回转运动仿真参数的变化规律，结果与实艇操纵具有较好的一致性，从而证明了本文所用潜艇数学模型和建模仿真方法正确有效。同时，本文也为下

2、一步研究潜艇水下回转运动非线性特征打下基础。关键词：潜艇；回转运动；数学模型；仿真中图分类号：U661．33文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)09—0046—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．09．010MathematicalmodelstudyandsimulationanalysisofsubmarineunderwaterrotarymovementCHENZhi．fal，DAIYu．1ian91，DENGFen91，NIGan92(1．CollegeofPowerandEngineering，NavalUniversity

3、ofEngineering，Wuhan430033，China；2．No．92351UnitofPLA，Sanya527000，China)Abstract：Amathematicalmodelsuitableforsubmarineunderwaterrotarymovementsimulationcanbegotbycomparingandanalyzingdifferentsubmarinemotionequations，thentheyawingforcemodelofsubmarineunderwaterrotarymovementismadeandthesimulationis

4、doneinthesoftwareusingsubsectioncountalgorithm．Themathematicalmodelandalgorithmareceaifiedeffectivebytheanalyzingresultwhichisingoodaccordwiththeparameters’lawofactualsubmarineinsteadyrotarymovementunderwater．Atthesametime，thispaperlaysafoundationforthenonlinearstudyofsubmarineunderwaterrotarymove

5、mentinthefuture．Keywords：submarine；rotarymovement；mathematicalmodel；simulationO引言近些年各国陆续提出了发展海洋经济、维护海洋权益的战略方向．，海军的地位13益提高，潜艇作为现代海军的威慑力量之一，其作用也愈显重要。为了捕捉战机、占据有利位置，或者是快速撒离战场、有效规避反潜武器的攻击，潜艇水下回转运动成为一种常用的运动方式，它是潜艇定深直航、变深潜浮和转向机动等3种最重要、最基本的运动方式之一¨。，因此有必要对其进行研究。潜艇水下回转运动时，艇体受力受横向流影响极大，把潜艇看成一个刚体，利用潜艇重心处的运动参数

6、对其进行求解的传统方法不再适用，所以本文通过分析对比不同的运动方程，得出合理有效的潜艇水下回转运动数学模型，采用分段计算方法对潜艇水下回转运动横向水动力进行建模仿真，重点分析了潜艇水下定常回转运动时漂角、回转角速度、横倾角以及纵倾角的变化规律，为下一步研究潜艇水下回转运动非线性特征打下基础。l潜艇水下回转运动数学模型研究潜艇水下回转运动规律，模型是基础。目前，世界上对潜艇运动模型的研究有很多，1967年美国泰勒海军舰船研究与发展中心(DTNSRDC)在进行大量船模试验和实艇试航的基础上，发表了收稿日期：2014—06—05；修回日期：2014—09—22基金项目：国家自然科学基金资助项目(

7、51179196)作者简介：陈志法(1990一)，男，硕士研究生，主要从事潜艇操纵与运动仿真研究。第9期陈志法，等：潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析·47·“用于潜艇模拟研究的标准运动方程”旧1(本文称其为67方程)，因其具有较高权威性而被国际拖曳水池会议(I’IfrC)所采纳，并为广大研究人员所引用"]。运用67方程对潜艇进行研究时，人们把潜艇看成一个刚体，利用潜艇重心处的运动参数对其进行求解，其中海军工程大学的