未来自动化潜艇实现全艇集成管理

潜艇的集成控制系统和自动化系统对当今海军舰艇的建造具有重大的意义，它不仅是一种通过减少人员配置节约成本的方法，而且还是一种提供能力更强、更灵活、更有效作战平台的手段。澳大利亚海军的“科林斯”级潜艇是现今在役自动化程度最高的潜艇之一，该艇的控制系统是一种对所有平台系统进行操纵控制、管理和监视的集成系统。以“科林斯”级潜艇的经验为基础，描述目标潜艇自动化和集成化程度越来越高的趋势，展望了这些系统的下一代对未来潜艇的影响。对使用市购品技术、全艇网络及与指挥控制系统的进一步集成进行了讨论。     

全权潜艇控制技术研究

潜艇操纵控制系统是一种典型的非线性复杂闭环控制系统,涉及潜艇运动参数传感器检测、数值计算与运动仿真等多个领域。本文对全权潜艇控制系统进行研究,分析传统潜艇操控技术的不足,对全权潜艇控制系统的相关控制原理以及控制方式进行研究,总结全权潜艇控制系统目前的发展现状,供潜艇控制系统设计人员参考。     

潜艇操纵控制技术的现状及发展

介绍了潜艇操纵控制系统的发展和应用现状,展望了其发展趋势。     

潜艇操纵控制系统仿真平台设计与实现

从潜艇操纵控制仿真系统的实际功能需求出发,构建了潜艇操纵控制系统仿真平台。合理简化潜艇运动六自由度模型,将自抗扰控制技术引入潜艇航向及深度控制系统中,用分平面法设计了潜艇航向和深度自抗扰控制舵。采用面向对象的编程技术,设计开发了仿真平台的控制系统实时界面、完成了对潜艇运动控制方程的解算,并在仿真平台上分别进行了系统软件模拟操纵、潜艇垂直面运动控制、狭窄水道航行训练视景仿真等实验,仿真结果表明仿真平台软硬件设计合理、自动控制舵的控制性能良好,实现了操作人员和虚拟环境的交互。     

潜艇深度和纵倾的灰色系统预测控制

潜艇质量很大,具有很大的惯性,其方向舵和升降舵等执行机构,对操作指令的响应有一定的延迟,对潜艇状态的影响滞后.潜艇操纵系统是一个时延系统,为了补偿潜艇操纵执行机构的延时影响,将灰色系统预测与传统的最优控制相结合,设计了一种新型的潜艇深度和纵倾灰色预测控制系统.仿真试验结果表明,该控制系统是可行和有效的,具有较强的鲁棒性.     

潜艇操纵模拟器综述

潜艇操纵模拟器用于潜艇操纵的模拟训练,在潜艇艇员的日常训练中具有重要地位。介绍了潜艇操纵模拟器的功能和组成,阐述了潜艇操纵模拟器的国内外发展概况,指出了潜艇操纵模拟器未来的发展方向是嵌入式、分布式和虚拟化,能够更加逼真、准确地完成各种状态下的操纵仿真训练,并以最大限度的代替实际装备作为最终目标。     

潜艇X形舵和十字形舵等效舵角研究

在分析潜艇X形舵水动力特性的基础上，建立了舵叶面积不相等的X形舵和十字形舵舵角的等效关系，并考虑流场差异对水动力的影响；结论适用于潜艇X形舵的初步设计以及操纵控制系统，解决了X形舵在潜艇上应用的一个实际问题。     

X形舵和十字形舵操纵力等效关系的研究

分析现代潜艇上应用X形舵的意义和必须解决的问题,在ITTC坐标系中比较X形舵和十字形舵的水动力特性,从而建立了相等舵叶面积条件下两种舵结构操纵力的等效关系。它用于指导潜艇X形舵的初步设计;将其应用于X形舵的操纵控制系统,可实现手动操纵工况下对X形舵的操纵控制,从而解决X形舵在潜艇上应用的实际问题。     

潜艇操纵的控制方法研究进展

论述了潜艇操纵控制策略的发展的发展历史与现状,讨论了各种控制方法在潜艇操纵控制中的应用及存在的问题,并着重介绍了变结构控制这一控制策略在非线性,强耦合操纵对象中应用时的特点,此外,还对潜艇操纵控制策略的研究和发展作了展望。     

基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究评述

潜艇倒航操纵性研究是潜艇操纵性领域的难点问题。在调研和查阅了大量文献资料的基础上,综述了国内外潜艇倒航操纵性研究的发展概况,着重对潜艇倒航操纵运动数学模型、基于CFD的数值操纵水池技术和潜艇倒航运动操纵性能分析方法等方面存在的问题进行讨论,分析了基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究的可行性,提出了基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究的基本方法、需要解决的重点问题及关键技术。     

北极海域潜艇浮起操纵控制研究

针对潜艇在北极冰层覆盖或冰间湖海域浮起时的操纵控制，建立基于潜艇可浮海域垂向密度梯度实测数据的浮力模型和无航速浮起操纵模型，并开发了相应的操纵控制软件。以艇体姿态和垂向速度为目标，研究潜艇在北极海域的浮起操纵特性，获得北极海域典型垂向密度梯度条件下的潜艇浮起操纵控制方法。仿真试验表明：利用自身的操艇系统，潜艇能以可控方式在极地海域安全浮起，浮起惯性的有效控制是潜艇浮起操控有效性和安全性的关键因素。     

基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究评述

潜艇倒航操纵性研究是潜艇操纵性领域的难点问题。在调研和查阅了大量文献资料的基础上,综述了国内外潜艇倒航操纵性研究的发展概况,着重对潜艇倒航操纵运动数学模型、基于 CFD的数值操纵水池技术和潜艇倒航运动操纵性能分析方法等方面存在的问题进行讨论,分析了基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究的可行性,提出了基于数值操纵水池的潜艇倒航操纵性研究的基本方法、需要解决的重点问题及关键技术。     

潜艇空间强机动操纵安全性仿真计算与分析

随着潜艇技术的发展,研究潜艇空间强机动的运动特性、操纵控制方法和战术运用,已成为提高潜艇作战能力和生存能力亟待解决的课题.依据潜艇操纵性理论,采用潜艇空间六自由度运动方程为仿真数学模型,对某型潜艇进行空间强机动时的操纵安全性进行了仿真分析,研究了潜艇强机动的操纵控制措施和方法.     

潜艇水下悬停运动控制仿真研究

为了探明潜艇水下悬停控制系统的工作原理,为其工程设计提供初步的理论基础,对潜艇水下悬停实际操纵运动情况进行分析,找出了造成潜艇悬停深度不稳定的主要原因。然后分析了潜艇悬停运动的特征,由此建立了潜艇水下悬停运动的数学模型及干扰力计算模型,并对潜艇水下悬停运动的控制进行了仿真研究。数值仿真结果表明,与手动控制潜艇悬停相比,自动控制潜艇悬停能更好地控制潜艇深度。     

潜艇超空泡技术应用分析

结合目前国内外超空泡技术的发展,论述发展超空泡潜艇的必要性,介绍了超空泡技术基本原理。依据超空泡鱼雷的配置,提出“变形空化器”的概念;论证超空泡潜艇推进和控制系统的选择;分析导引设备和尾舵的作用以及可能出现的问题。结合4种超空泡航行体稳定模式,分析超空泡潜艇水下稳定性问题,提出超空泡潜艇发展设想。结合对潜艇操纵研究,分析超空泡潜艇的水动力特性问题。同时,对 Suboff潜艇模型进行了流场特性的仿真计算,结果表明：潜艇的头部、指挥室的迎风面、指挥室的两侧艇体和潜艇的尾翼均存在一定的沾湿区域。基于此结果,提出相应的改进方案。对超空泡潜艇未来主要工作进行展望。     

潜艇超空泡技术应用分析

结合目前国内外超空泡技术的发展,论述发展超空泡潜艇的必要性,介绍了超空泡技术基本原理。依据超空泡鱼雷的配置,提出"变形空化器"的概念;论证超空泡潜艇推进和控制系统的选择;分析导引设备和尾舵的作用以及可能出现的问题。结合4种超空泡航行体稳定模式,分析超空泡潜艇水下稳定性问题,提出超空泡潜艇发展设想。结合对潜艇操纵研究,分析超空泡潜艇的水动力特性问题。同时,对Suboff潜艇模型进行了流场特性的仿真计算,结果表明:潜艇的头部、指挥室的迎风面、指挥室的两侧艇体和潜艇的尾翼均存在一定的沾湿区域。基于此结果,提出相应的改进方案。对超空泡潜艇未来主要工作进行展望。     

潜艇X舵发展概况及其操纵控制特性分析

作为潜艇尾操纵面的一种发展趋势,X舵正在被越来越多的国家海军所接受。介绍了X舵在国外的发展概况,分析了它的操纵和控制特点,给出了X舵舵卡时的操纵措施。针对X舵操纵不直观这一现象,提出了X舵潜艇等效舵角转换装置设计思想,简化了X舵潜艇的操纵复杂度。通过仿真计算,比较了在舵面积相等的情况下X舵和十字舵的操纵特性     

水下状态潜艇的静力学特性及其对操纵运动的影响

本文概括介绍了潜艇水下操纵常见的两类主要事故的由来与危害以及应急操纵的基本概念,论述了水下状态潜艇的流体静力学特性与升降舵的动力学特性,及它们对潜艇运动状态与应急挽回操纵的影响,揭示了潜艇水下操纵运动过程中纵倾与深度易变化、不稳定的力学上的根本原因,对提高潜艇操纵的安全性有重要指导作用。     

静载对潜艇操舵规律的影响分析

通过分析计算潜艇不同静载时作定常运动的平衡角，讨论得到静载对潜艇操纵规律的影响，所得到的结论对潜艇的操纵方式和设计有一定的指导意义。     

潜艇水下破损定深操纵方法仿真研究

分析自动舵垂直面定深控制系统及以均衡为目标的吹除方法,提出针对潜艇不同舱室破损升降舵的操纵方法及压载水舱的吹除方法,通过实例仿真验证提出的操纵方法的有效性。