关于潜艇回转机动时的横倾控制

介绍潜延回转运动时产生伴随横倾的最佳控制方法。首先介绍了建立潜艇水平回转运动数学模型－控制横倾状态方程的方法,然后应用最小值原理寻找保证潜艇输出横倾角最小和控制（操舵）功率也最小的指标,泛函极值情况下的最优操舵比例系数是通过求解黎卡堤矩阵方程黎卡堤矩阵方程而得到的。最后进行了实时仿真,结果表明,本方法控制横倾角是有效的、最优的。     

潜艇高速空间旋回运动分离舵横倾控制的数值研究

基于RANS方法,以全附体SUBOFF潜艇模型为研究对象,采用重叠网格嵌套滑移网格技术处理潜艇-舵相对运动,对不同螺旋桨转速下的潜艇空间旋回运动时的横倾控制开展研究。计算结果表明,分离舵的横倾控制效果较好,潜艇横倾角能迅速和平稳地过渡到静横倾角,实现了潜艇无横倾状态下的高速空间旋回运动,保障了潜艇姿态安全。分离舵的横倾控制对潜艇初期回转性能存在不利影响,但对定常回转性能的影响较小。     

分离式舵对潜艇横倾控制仿真分析

阐明分离式舵及差动舵角的定义,并以某型潜艇为例,分析了分离式舵对潜艇横倾的控制能力。并在此基础上编制了基于分离式舵的潜艇自动舵仿真模拟软件,通过仿真模拟对分离式舵与普通十字舵在潜艇高速回转时对横倾的控制能力进行了比较。     

舵型对潜艇操纵特性影响的仿真分析

本文介绍了X舵与十字舵的布局方式,并针对某型潜艇,在其尾操纵面分别为X形和十字形的情况下,编制了潜艇六自由度运动仿真程序,通过仿真分析,对X舵与十字舵在水平面和垂直面的操纵特性进行了综合比较,通过比较可以看出,无论是在垂直面还是水平面,X舵的舵效均高于十字舵,而且X舵能够有效控制潜艇水下高速回转时的横倾.从而得出结论:X舵的操纵性能均优于十字舵.     

大型全回转起重船的调横倾系统设计

论述大型全回转起重船调横倾系统的常规设计方法,发现常规全回转起重船调横倾系统设计中存在调载速率无法与吊机匀速回转过程产生的横向力矩变化速率相匹配的问题,并提出设置变频控制的防横倾系统用于控制调载速率,从而与吊机匀速回转过程产生的横向力矩变化速率相匹配。     

船舶旋回时的横倾

船舶旋回过程中的横倾是影响船舶安全的重要因素.为了研究重心较高的船舶在旋回过程中的横倾,文章根据分离型建模思想,建立了考虑船舶横倾的船舶运动数学模型,并利用MATLAB仿真软件仿真了船舶旋回运动,仿真结果与实验结果基本一致,说明模型正确.利用此模型对船舶旋回运动研究结果表明:船舶横倾角与GM值、船速和舵角有关;船舶旋回时应适当控制船速以减小横倾角,GM值较小的船舶还应控制船舶旋回时的舵角,从而保证船舶安全.     

船舶横倾若干问题探讨

当船舶的重心偏离中线面时,船舶会出现横倾角。该横倾角的存在将使复原力矩减小,稳性降低,对船舶不利。文中在原有的理论基础上将视觉平衡理论引入横倾问题的探讨中去,并提出了一些改进的方法,如一些平衡系统的控制信号的发出方法,并将这一系统与一些横倾装置相结合,从而消除横倾角。     

潜艇下潜过程中最小挽回深度的仿真分析

通过垂直面操纵运动仿真,得到了某型潜艇在以不同首倾角和航速下潜过程中的最小挽回深度,分析首倾角和航速对最小挽回深度的影响,潜艇在下潜过程中进行挽回操纵时应保持潜艇龙骨下水深大于最小挽回深度。     

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。     

大型全回转起重船的调横倾系统设计

摘 要：作为大型全回转起重船，其回转起重作业时需要具备与起重能力相匹配的横向调载系统。全回转起重机所吊重物从船尾转向舷侧时，起重机和重物重心的变化导致其施加给船的力矩发生变化，从而使船产生横倾，如不采取相应措施，船会有发生倾覆的危险（反之亦然）。为平衡上述变化，需要快速向反方向调拨压载水，使船的横倾控制在安全范围之内。故对于该类船型而言，一套高效、快速、智能的调横倾系统至关重要。本文论述大型全回转起重船调横倾系统的常规设计方法，发现常规全回转起重船调横倾系统设计中存在的问题，并提出有效的解决途径。     

大型全回转起重船抗横倾系统设计

大型全回转起重船起重机吊重货旋转时将产生很大的横倾力矩,需配置抗横倾水舱,通过反向调拨压载水,使船舶横倾控制在安全范围之内。文章对合理布置抗横倾水舱、确定抗横倾水舱的舱容、抗横倾泵流量的选取和抗横倾系统的模式进行论述,对于大型全回转和半回转起重船的分析设计提供较好的参考和借鉴。     

潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析

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,本文也为下一步研究潜艇水下回转运动非线性特征打下基础。     

顶推船队风浪中操纵特性

采用4自由度“组合型”操纵运动数学模型,预报顶推船队风浪中操纵特性.由计算结果表明,顶推船队风浪中操舵沿与原航向成α角方向作回转漂移运动,风浪中回转,不仅存在横倾,而且以该横倾为基准叠加有横摇运动.从综合分析可知,顶推船队在相应工况下风浪中回转、初始回转及纠向和保持航向能力随波高ξa、风速船速比Ua/Uo、及船队长度Lc增大而下降,操舵角为影响风浪中回转能力的主因,随操舵角减小,其回转能力急剧下降.     

风浪中顶推船队操纵特性预报

论文基于四自由度MMG分离型操纵运动数学模型,预报顶推船队风浪中操纵特性。由计算结果表明,顶推船队在风浪中操舵时,其沿与原航向成?角方向作回转漂移运动,此时不仅存在横倾,而且还存在以该横倾为基准叠加有横摇运动。从综合分析可知,顶推船队在相应工况下风浪中的回转、初始回转及纠向和保持航向能力,随波高a?、风速船速比oaUU/增大而下降;操舵角是影响风浪中回转能力的主因,随操舵角减小,其回转能力急剧下降。     

基于操纵性的潜艇指挥室围壳外型优化数值研究

潜艇做水平面转向运动时,指挥室围壳处于有漂角的斜流之中,受主艇体与围壳干扰后的流场作用于艇上产生的水动力与力矩,使潜艇常伴随出现另外2个坐标平面上的耦合运动,即横倾、纵倾和潜浮运动,而围壳的高度与外形特征对耦合运动的幅度有直接的影响.文中对一近似常规潜艇模型的指挥室围壳进行优化,得到了低矮化、流线型化的3种围壳模型,采用CFD方法计算比较了这几种模型在漂角β(0,°10°)内与耦合运动有关的水动力性能及表面压力分布,计算表明低矮化、后缘流线型化的围壳能有效降低艇体水平转向时的横倾与纵倾幅度,为潜艇指挥室围壳的外形优化设计提供参考.     

基于减摇鳍辅助回转的船舶操纵性能研究

基于MMG分离式建模思想，考虑作用在船体、螺旋桨、舵、鳍的水动力作用，建立双桨双舵船舶四自由度非线性数学运动模型，对某船模在静水中的回转性能进行仿真分析，将单独舵控制的仿真结果与船模试验结果进行了验证和分析，并对比了单独舵控制和舵、鳍联合控制下的回转性能，结果表明鳍参与控制回转时能明显缓解回转过程中的横倾。     

泵控式船舶横倾平衡自动控制系统

船舶在港口装卸作业时,若配载不当会产生倾斜。横倾平衡控制系统通过检测横倾角度、进行平衡水舱的水量调载,产生复原力矩纠正船舶倾斜。介绍了横倾平衡的控制系统及技术解决方案。通过该控制系统在1 300客位/1 800 m车道客滚船等的实际应用,证明其逻辑控制时序设计合理、泵阀连锁控制有效,为船舶的安全运营提供了保障。     

潜艇带固有初始横倾应急上浮安全性研究

通过理论分析和非常规水动力模型试验的方法,研究潜艇带固有初始横倾应急上浮的安全性.通过分析、换算,对实船带横倾上浮状况进行预报,并进行了实船试验验证.提出的研究途径及试验方法,可有效应用于潜艇应急上浮安全包络的实际工程预报.     

潜艇水下旋回操纵运动特性仿真研究

潜艇水下旋回运动既是潜艇一种重要的战术机动形式,也是潜艇定深直航、变深潜浮和转向机动3种最基本、最重要的运动方式之一。在对潜艇水下旋回运动特别是水下旋回对潜艇垂直面运动和横滚面运动影响进行理论分析的基础上,结合潜艇水下旋回操纵运动数学模型,编制潜艇水下旋回操纵仿真程序,分别对不同航速条件下潜艇水下旋回操纵运动进行仿真。通过理论分析和仿真研究,得出潜艇水下旋回时航速、横倾角的变化规律和艇重尾重的操纵特性,并针对潜艇水下旋回的特点提出了相应的操纵建议。     

随浪中纯稳性丧失直接评估方法研究

针对国际海事组织(IMO)正在制定的船舶第二代完整稳性衡准中的纯稳性丧失直接评估衡准,文章构建了纵荡-横摇2自由度运动耦合的数学模型,进行了随浪中纯稳性丧失直接评估。该方法首先在纵荡方程中考虑了随航速变化螺旋桨推力和静水阻力,及随瞬时船—波相对位置变化的时域纵荡波浪力。其次在横摇方程中基于Froude假设采用静平衡法求解随瞬时船—波相对位置和横倾角变化的时域复原力变化,同时考虑了初始横倾、非线性横摇阻尼和横倾水动力导数的影响,构建了纵荡—横摇2自由度耦合运动方程。最后采用ONR内倾船开展了随浪规则波中纯稳性丧失试验,验证了文中提出纵荡-横摇2自由度运动耦合的数学模型的可靠性,并进一步分析了初始横倾角、纵荡和横倾水动力导数对纯稳性丧失的影响,为纯稳性丧失直接稳性评估衡准的应用奠定了基础。