潜艇按照预定空间轨迹运动的控制

控制潜艇按照预定空间轨迹航行,通过减小潜艇实际运动轨迹和预定轨迹的轨迹偏差来提高潜艇的航行控制精度。通过解算,将轨迹偏差变成指令航向、指令深度和指令纵倾,运用最优控制方法来控制舵角的变化,使潜艇较精确的按照预定的空间轨迹航行。     

潜艇舱室破损时的定深操纵运动仿真分析

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。     

蚁群优化算法在潜艇三维空间导航规划算法中的应用

潜艇三维空间导航规划是指在已知或未知的条件下,利用环境建模与路径搜索方法,为潜艇规划出安全、快速、隐蔽的航行路径。为提高导航规划算法的稳定性与效率,本文对蚁群算法进行改进,给出一种基于多蚁群协同的并行优化的潜艇导航规划算法,并使用Matlab与VC++对该算法进行仿真实验。实验结果表明,本文算法能够得到较为可行的路径规划。     

潜艇逆速时操纵的动态过程分析

本文研究潜艇艉舵逆速时，操纵艉舵以后潜艇攻角、纵倾角和深度的变化规律。认为在艉舵逆速时仍可使用艉舵辅助控制潜艇的深度。这对于实艇低速航行时的操纵控制具有指导意义。     

潜艇近水面运动的定深控制研究

考虑了潜艇于近水面航行时波浪对深度测量的干扰,在分析潜艇运动特性的基础上,针对高频操舵问题,提出了一种“开环补偿＋闭环增量修正”的定深控制方法。仿真结果表明其控制算法效果良好。     

潜艇混合制航行优化设计及特性研究

混合制航行工况是现代常规潜艇的主要航行方式,其主要表征指标为混合制暴露率和平均航速。在混合制总续航距离、总续航时间以及柴电机组额定功率给定的条件下,运用序列二次规划算法,计算在不同假定航行周期下,满足蓄电池组充放电平衡要求的暴露率最低和水下航速最大的航行方式,并分析了通气管航速、暴露率以及耗电能量与电池总能量的比值随水下航速变化的关系特性。结果表明提高水下航速有利于潜艇机动性的提升,但会增加潜艇潜在危险性。所得关系曲线可为潜艇在不同航行工况下制定充电计划提供参考。     

基于RBF径向基网络的潜艇水下悬停控制

潜艇水下悬停是指潜艇在水下无航速时深度的保持和变动。它是一个非线性过程,随潜艇状态及航行环境的不同而有很大变化,传统控制方法缺乏自适应能力从而影响了控制效果。本文简要论述了潜艇水下悬停的概念及对潜艇的意义,研究分析了潜艇水下悬停运动的数学模型及干扰力数学模型,将RBF径向基网络控制技术引入潜艇水下悬停过程,通过仿真证明RBF径向基网络控制与传统的控制方式相比有优势。     

近冰面航行潜艇阻力及绕流场分析

[目的]采用数值模拟方法探究潜艇近冰面航行时的水动力性能。[方法]选取Suboff全附体潜艇模型为研究对象,在STAR-CCM+软件中采用RANS方法,再结合SST k-ω湍流模型和体积分数法计算艇体的水动力性能。然后进行网格无关性验证以及近冰面水动力特性分析的方法验证,以确定计算方法的有效性。[结果]结果表明,潜艇近冰面航行时,潜艇的总阻力系数CT在同一弗劳德数下随潜深的增加而减小,在同一潜深下随弗劳德数的增加而减小;在同一弗劳德数下,当无量纲深度大于1.63时,潜深几乎不影响艇体的阻力系数。[结论]研究表明,潜艇的总阻力系数受弗劳德数以及潜深的影响较大,随着潜深的增大,潜深对阻力系数的影响将逐渐减小。     

潜艇运动仿真及航行试验评估方法

潜艇运动仿真和航行试验评估在潜艇的整个设计周期中起重要作用。在设计论证阶段,基于理论计算的潜艇运动仿真可以对潜艇总体性能进行预评估,而航行试验评估则对仿真计算与模型试验进行验证。本文介绍了潜艇运动仿真的设计状况、设计要点及系统辨识方法。并对标准海上试验程序提出修改意见,在确定的定常航行条件下,这个新的程序可以在较少的时间内获得更有用的结果。     

潜艇航行方法综合评估系统

本文利用模糊评判理论，建立了潜艇航法的综合评估模型，对潜艇的航行方法进行了综合评估，为拟订和审批潜艇航行计划、进行航线优选提供了定量化标准和参考依据。     

基于体积力模型的潜艇应急上浮运动数值模拟分析

[目的]为了探索潜艇应急上浮运动的规律,基于体积力的螺旋桨简化模型,开展不同航速下潜艇的应急上浮运动数值模拟。[方法]对艇体水下定深直航、上浮以及上浮出水进行数值模拟,对比分析不同航速下潜艇上浮过程中艇的螺旋桨转速与航速的匹配,以及上浮运动时间和艇体姿态的变化。[结果]结果显示,随着螺旋桨转速的增大,潜艇获得稳定航速的时间越短,在水下定深直航运动的时间也越短;无论是纵倾角还是横倾角,其第1次发生变化的时刻、产生峰值的时刻等随转速的增大呈减小趋势,同时随着转速的增大,纵倾角的来回震荡波动时间会越来越长,而横倾角的来回震荡波动时间则越来越短。[结论]相关计算方法和研究结果对潜艇应急上浮运动研究具有一定的实际参考价值。     

鱼雷定深航行稳定性的分叉分析

鱼雷定深运动方程含有诸多的非线性项，用传统的分析方法对其稳定性进行研究有较大难度。运用非线性科学中的分叉理论，选定鱼雷定深运动方程中的某一流体动力系数扰动值为分叉参数，系统地分析在经典比例微分深度控制系统作用下，鱼雷在退化平衡点处的航行稳定性。利用中心流形定理，推导出系统状态变量解析表达式，对系统 Hopf分叉进行分析，并进行仿真验证。结果表明，流体动力系数变化使定深航行产生 Hopf分叉，并给出了确保鱼雷稳定航行的流体动力参数取值范围。     

舰船惯导航行数据的重构及混沌特性分析

针对现有舰船航行数据处理研究中,对数据内在属性及不同数据间相关性研究不够深入的问题,应用不同方法对舰船惯导航行数据进行了相空间重构及比较分析。分析结果表明,C-C方法对船舶惯导航行数据的重构效果较好。在此基础上,进行了惯导数据的混沌特性定性分析,并计算了惯导数据的最大Lyapunov指数,对舰船惯导数据进行了混沌动力学特性研究。分析结果证实了舰船航行数据具有较为典型的混沌特性,为进一步研究采用混沌控制等方法对舰船航行中的混沌状态进行控制提供必要的数据基础和比较依据。     

镇江扬中港区船舶上行进港航路航法分析

为保障扬中港区进港船舶的航行安全和航路畅通，对逆驶进港航法的可行性进行理论分析和实船试验研究。比较上行船舶按《定线制》进港和逆驶进港的两种航路航法的优缺点。计算表明，南槽下行通航分道宽度满足代表船型船舶双向通航的要求。实船试验结果表明，采取一定的通航安全维护措施，船舶逆驶进港的通航安全能够得到有效保障，航行秩序能够得到有效维护，逆驶进港航法是可行的。     

超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域研究

快速选取潜器耐压结构参数是超大潜深潜器总体结构方案论证的需要。针对采用高强度钢和超高强度钢材料典型带肋圆柱壳结构,在分析超大潜深潜器耐压结构强度标准和强度计算方法的基础上,提出超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域设想和可行区域边界计算方法。通过编程计算,绘制出超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域图谱,为超大潜深潜器总体结构方案论证提供一个有力的设计工具。     

风帆助航船非线性横摇倾覆概率研究

风帆助航技术为船舶利用可再生能源提供了途径,但随着横摇的幅度加大,导致船舶倾覆的概率也增大。文章采用数值分析的方法对风帆助航船舶的非线性横摇方程进行分析求解,对有风帆助航与无风帆助航船在风浪作用下产生倾覆的概率作了比较,为采用风帆助航技术的远洋船舶在符合初稳性和气象衡准稳性条件下的横摇倾覆防范提供研究思路。     

基于模糊综合评价的帆船行驶最优路径规划方法

路径规划是帆船比赛取胜的重要环节。综合栅格法和模糊概念,提出了基于模糊综合评价的帆船行驶最优路径规划方法。该方法采用栅格法建立帆船航行的二维平面信息,以模糊逻辑为基础,结合帆船的运动信息建立帆船在运动平面上的二维隶属函数模型,并采用模糊综合评价思想,综合考虑行驶速度和接近目标2个因素建立综合评价函数,进行行驶方向决策。利用宽度优先搜索算法实现全局最优路径搜索。仿真结果证明,该路径规划方法能够取得较好的规划结果,对指导帆船运动员进行科学训练有很好的应用价值。     

澳东到新加坡最佳航法

全面阐述了大型船舶从澳大利亚东部到新加坡的航路、航法、潮流及通过该区域的注意事项,并将最近走过此航路的体会进行了汇总,为船舶从澳东到新加坡航行提供了具体详尽的资料和指导。     

兴波及航态对螺旋桨激振力预报的影响

针对船舶航行时的船体兴波及航态变化,采用RANS方法、VOF方法及船体六自由度运动方程,建立了考虑船体兴波及航态变化时螺旋桨激振力的计算方法。叠模、考虑船体兴波及考虑航态变化时螺旋桨推力、船底板压力计算结果的对比表明:考虑兴波及航态变化时,由于流速变化,螺旋桨推力平均值减小,船底板压力平均值增大;由于来流不均匀程度的变化,1倍叶频处峰值减小;考虑兴波及航态变化时,计算得到的激振力更加接近真实情况,但由于激振力在频域中较为接近,为节约计算量,计算时可不考虑船体兴波及航态变化。