潜艇原理第八讲-潜艇操纵性-1(数学模型).pdf

第六章 潜艇的操纵性 §6.1 潜艇操纵性的特点 保持一定航行状态 潜艇运动 良 （航向、深度）不 好 的稳定性 变的性能 的 潜 艇 操 改变航行状 纵 态的性能 性 潜艇运动 的机动性 §6.1 潜艇操纵性的特点 影响潜艇操纵性的因素 • 1. 潜艇的线型、附体、推进和操纵面的设计 • 2. 操纵装置和控制系统的设计 研究潜艇操纵性的方法 建立 确定 潜艇的水中 运动数学 最佳控制规律 受力规律 模型 和控制系统 §6.1 潜艇操纵性的特点 目前潜艇操纵性研究重点 1 .潜艇空间机动研究 （1）意义 （a）降低深水炸弹的命中率 （b）缩短水下机动时间 在潜艇设计中除了要设法提高航速，同时要解决在高速、 强机动下的操纵问题。 §6.1 潜艇操纵性的特点 目前潜艇操纵性研究重点 1 .潜艇空间机动研究 (2)问题的难点 水动力旋转导数、 交叉耦合系数的测 难以构建准确的潜 量和推导 艇空间机动模型 1.试验设备和试验条件问题(包括实艇试验) 原因 2.相关理论还有待进一步发展 §6.1 潜艇操纵性的特点 目前潜艇操纵性研究重点 2.潜艇近水面航行的运动研究 问 近水面航行时水动力系数的变化； 题 的 关 波浪对潜艇的干扰 键 波浪力对潜艇的作用力通常分为线性分量 和非线性分量，前者与波浪频率相同，对 称地作用于艇体。而后者是以低频、非零 值的吸力形式作用于艇体。两种力都随潜 艇下潜深度的增加呈指数曲线下降。 §6.1 潜艇操纵性的特点 目前潜艇操纵性研究重点 3.紧急倒车的运动研究 问 速降公式及速度变化过程中水动力变化的数学 描述； 题 的 关 键 桨、舵、均衡系统的协调控制 §6.2 潜艇的空间运动方程 潜艇操纵性数学模型的建立可以分为两部分： 运动学部分：研究潜艇运动的几何性质； 动力学部分：研究导致潜艇运动的作用在潜艇上的力。 在潜艇操纵与控制的研究中，通常需要两个坐标系系统，即 固定坐标系（固结于地球，原点在地球的某处）以及随体坐 标系（固结于艇体，原点在艇体某处）。 §6.2 潜艇的空间运动方程 在描述潜艇的运动时，我们往往关心的是潜艇在一段时 间内走过的轨迹，其轨迹路线自然是在固定坐标系下表达最 为直接。同时，潜艇的运动路线与环境中其他标志（海岸线、 港口、海峡等）的相互位置关系在固定坐标系下表示也最为 明了。 与此相对，潜艇的惯性特性（转动惯量、惯性等）以及 水动力特性等在与潜艇固结的随体坐标系下表达更为方便。 同时，各类操纵装置是固定在艇上的，所产生的对艇的作用 力也是在随艇坐标系下表示更为方便一些。 2