波浪环境下潜艇近水面操纵特性仿真分析

摘要

为研究波浪环境下潜艇近水面的操纵特性特别是垂直面的深度控制问题,基于海勒莫公式和势流理论分别计算近水面一阶波浪力和二阶波浪力,以模型潜艇为研究对象,将波浪力计算模型融入潜艇垂直面非线性操纵运动方程,进而对波浪环境下潜艇近水面操纵运动特性进行仿真研究,分析潜艇在不同有义波高、航速和初始潜深条件下的垂直面潜浮运动响应规律和升降舵控制下的深度保持操纵方法。结果表明,在二阶波吸力和一阶波频波浪力的作用下,潜艇近水面航行时深度不易保持,很容易产生上浮惯性,且有义波高越大、潜深越浅、航速越低,潜艇越易上浮。为保持潜艇定深航行,需要同时操纵首尾升降舵角控制潜艇,必要的情况下还需要通过向浮力调整水舱的注水克服近水面波浪力的影响。研究结论对提高潜艇指挥员近水面航行特别是潜望深度和发射弹道导弹时的深度与姿态控制操纵训练水平提供了有益的参考。