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1、第15卷第8期2011年8月船舶力學(xué)JournalofShipMechanicsV01．15No．8Aug．2011文章編號(hào)：1007-7294(2011)08--0844--09潛艇水下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性非線性分析研究戴余良1，王長(zhǎng)湖2，苗海1，劉祖源3(1海軍工程大學(xué)船舶與動(dòng)力學(xué)院，武漢430033；2青島92196部隊(duì)裝備部。山東青島266011；3武漢理工大學(xué)交通學(xué)院，武漢430063)摘要：應(yīng)用非線性系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性理論和同倫延拓?cái)?shù)值計(jì)算方法，分析了潛艇水下運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，潛艇應(yīng)急上浮運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性實(shí)例分析結(jié)果通過(guò)其大攻角六自由度運(yùn)動(dòng)方程數(shù)值
2、積分的動(dòng)態(tài)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證，表明穩(wěn)定性分析結(jié)果是正確的。從而說(shuō)明了采用同倫延拓法分析潛艇水下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性是有效的。關(guān)鍵詞：潛艇；運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性；非線性動(dòng)力學(xué)；同倫延拓法中圖分類號(hào)：U661．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStudynonlinearanalysisof‘‘‘onstabilityofStudyonnonlinearanalysismotionstabilltysubmarinesunderwaterDAIYu-liang1，WANGChang-hu2,MIA0Hail，LIUZu--yuan3(1NavalArchitectureandPowerColle
3、ge，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China；2EquipmentDepartment,Army92196，Qingdao266011，China；3TransportationCollege，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430063，China)Abstract：Themotionstabilitytheoryofanonlinearsystemandtheprinciplesofcontinuationbasedonho-motopytechniquesw
4、ereappliedtostablestateresponseandmotionstabilityanalysisofsubmarinesduringemergencyascent．Thestabilityanalysisresultswereverifiedbysimulationsusingdirectnumericalintegra-tionsofthefullynonlinear,coupledsixdegrees-of-freedomequationsofmotionforthesubmarine．Itindi-catesthathomot
5、opyandcontinuationtheorytechniquescouldbeaneffectiveanalysismethodformotionstabilityofsubmarinesunderwater．Keywords：submarine；motionstability；nonlineardynamics；homotopyandcontinuationtheorytechniquesl引言潛艇是主要在水下活動(dòng)的航行體。為了保證潛艇水下航行安全，特別是在艙室破損進(jìn)水、舵卡等事故狀況下的安全，清楚地了解潛艇的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。
6、確定潛艇運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的傳統(tǒng)方法主要集中在直線基準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)附近小擾動(dòng)情況下的特征值分析，使lJ，7▲m、用兩個(gè)穩(wěn)定性指標(biāo)【ll來(lái)判斷：垂直面穩(wěn)定性指標(biāo)G。=l—g≥享嘗和水平面穩(wěn)定性指標(biāo)G。=l—zkI朋g-石∥IJ收稿日期：2010一lo-ll修改日期：2011．03-28基金項(xiàng)目：國(guó)防預(yù)研項(xiàng)目資助(1010501020301)作者簡(jiǎn)介：戴余良(1966-)，男，博士，剮教授，主要從事船舶操縱運(yùn)動(dòng)建模、智能控制與實(shí)時(shí)仿真研究，E-mail：yuliang．．dai@163．com。第8期戴余良等：潛艇水下運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性非線性分析研究845害塹黑。這些指標(biāo)只適用
7、于弱機(jī)動(dòng)，當(dāng)它們的值大于零時(shí)，表示在柏矗的平面內(nèi)潛艇運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定J，IlVr-XGmJ的?！ぃ鲜龇€(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)基于如下假設(shè)：在小擾動(dòng)基準(zhǔn)直線運(yùn)動(dòng)中，水平面運(yùn)動(dòng)與垂直面運(yùn)動(dòng)之間的耦合相對(duì)較弱，可以忽略。但是，對(duì)于高速航行的潛艇，在航行的極限狀態(tài)或應(yīng)急狀態(tài)下，上述關(guān)于水平面與垂直面之間運(yùn)動(dòng)不耦合的假設(shè)不再成立，此時(shí)在所有六個(gè)自由度都可能發(fā)生大幅運(yùn)動(dòng)，各種運(yùn)動(dòng)模態(tài)之間的非線性相互作用變得非常顯著。因此，簡(jiǎn)單地使用指標(biāo)C。和G?？赡軐?dǎo)致不正確的結(jié)論。此時(shí)必須考慮水平面與垂直面運(yùn)動(dòng)之間相互耦合的運(yùn)動(dòng)特性。潛艇的水下運(yùn)動(dòng)，尤其是應(yīng)急情況下的操縱運(yùn)動(dòng)通常是非線性的
8、。隨著非線性理論的日益成熟，運(yùn)用非線性動(dòng)力學(xué)理論對(duì)潛艇的運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行分析，能夠更準(zhǔn)確地對(duì)潛艇的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作
