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潜艇空间操纵运动预报及其性能计算与综合评价

作　者: 熊敬一
导　师: 刘祖源
学　校: 武汉理工大学
专　业: 流体力学
关键词: 潜艇空间操纵运动操纵性性能指标多级模糊综合评判
分类号: U674.76
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 325次
引　用: 2次
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内容摘要

操纵性是现代潜艇最重要的总体性能之一，良好的操纵性对于保证潜艇航行安全、充分发挥潜艇工作效能和战斗力、以及提高潜艇的经济性，都有着极其重要的意义。研究潜艇的操纵性，需要对潜艇的空间操纵运动进行预报，从而掌握潜艇的操纵运动规律。潜艇的操纵运动本质上是刚体在水中作六自由度运动，长期以来人们把潜艇的水中运动按垂直面运动和水平面运动进行理论预报和操纵控制；而随着现代潜艇技术的不断发展，潜艇航速不断提高，潜艇在空间机动过程中的耦合运动已成为不可忽视的因素，因此，空间操纵运动预报也己成为现代潜艇发展所必须解决和研究的课题。另外，研究潜艇的操纵性，还需要对潜艇的操纵性能指标进行计算，评价潜艇的操纵性，从而在潜艇的总体设计阶段提供合理的设计方案，提高设计效率。潜艇是一个复杂的系统，其操纵性能指标纵多，对其进行操纵性评价，不能仅限于各单项指标的评价，而应该对各项指标进行综合评判，因此，如何建立科学合理的多目标决策方法对潜艇的操纵性能进行综合评价，也是具有重大现实意义的。本文的研究目的是：建立一个完善的潜艇操纵性预报系统，在潜艇研制阶段，一方面对潜艇在各种机动下的空间操纵运动进行预报，另一方面计算其性能指标，并利用性能指标值定量综合地评价潜艇的操纵性。在空间操纵运动预报方面，本文以美国泰勒海军舰船研究与发展中心于1967年发表的葛特勒等提出的“用于潜艇模拟研究的标准运动方程”为基础，简化、推导出用于操纵运动预报的仿真数学模型，采用Visual C++作为开发平台，编制了计算机程序求解运动方程，并在此基础上编制了潜艇在六种机动形式下的操纵运动预报程序。其中有五种典型运动形式分别为：水平面定常回转运动、水平面Z型操舵运动、垂直面定常直线潜浮运动、垂直面超越机动运动和空间定常螺旋运动；同时，还创新设计了一种空间运动——空间割草运动。本文首先通过对潜艇水平面定常回转运动和垂直面定常直线潜浮运动的计算，验证了仿真数学模型和预报程序的正确性，然后分别仿真预报了两艘潜艇的六种运动的特征运动参数和重心运动轨迹，其预报结果符合工程实际，能够较为全面地反映潜艇的空间操纵运动。在性能指标计算和操纵性综合评价方面，本文根据中华人民共和国国家军用标准，对潜艇垂直面操纵运动和水平面操纵运动的14项性能指标进行了编程计算。然后利用性能指标计算结果，根据基于模糊层次分析法的多级模糊综合评判法的原理，编制程序对潜艇的操纵性进行了综合评价，具体方法是：将14项性能指标作为评价因素集，运用模糊层次分析法确定各因素集的权重集，采用岭形分布隶属函数确定了单因素评判矩阵，进行多级模糊评判确定最终评价结果。最后，本文还分别计算了两艘潜艇的性能指标，并对其操纵性进行了综合评价和比较。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-21
  1.1 课题的研究背景及意义  10-12
  1.2 潜艇空间操纵运动预报的研究现状与方法  12-17
    1.2.1 潜艇空间操纵运动预报的研究现状  12-15
    1.2.2 潜艇空间操纵运动预报的方法  15-17
  1.3 多目标决策的研究现状与方法  17-19
  1.4 本文的主要工作  19-21
第2章潜艇操纵性预报系统  21-34
  2.1 引言  21
  2.2 系统设计  21-32
    2.2.1 系统总体结构设计  21-22
    2.2.2 系统功能模块设计  22-31
    2.2.3 系统设计主要特点  31-32
  2.3 潜艇运动轨迹的动态仿真实现  32-33
    2.3.1 二维动态仿真实现  32
    2.3.2 三维动态仿真实现  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章潜艇空间操纵运动计算  34-55
  3.1 引言  34
  3.2 潜艇空间操纵运动数学模型  34-46
    3.2.1 数学模型的简介  34-39
    3.2.2 数学模型的解算  39-43
    3.2.3 数学模型的验证  43-46
  3.3 潜艇空间操纵运动仿真计算  46-53
    3.3.1 水平面定常回转运动  46-47
    3.3.2 水平面Z型操舵运动  47-48
    3.3.3 垂直面定常直线潜浮运动  48
    3.3.4 垂直面超越机动运动  48-49
    3.3.5 空间定常螺旋运动  49-50
    3.3.6 空间割草运动  50-53
  3.4 本章小结  53-55
第4章潜艇操纵性能指标计算及操纵性综合评判  55-74
  4.1 引言  55
  4.2 潜艇操纵性能指标计算  55-58
    4.2.1 垂直面稳定性指标  55-57
    4.2.2 垂直面机动性指标  57
    4.2.3 水平面稳定性指标  57-58
    4.2.4 水平面机动性指标  58
  4.3 潜艇操纵性综合评判  58-72
    4.3.1 模糊综合评判法简介  59-62
    4.3.2 EAHP法简介  62-64
    4.3.3 基于 EAHP法的潜艇操纵性的多级模糊综合评判  64-72
  4.4 本章小结  72-74
第5章总结与展望  74-77
  5.1 全文总结  74-75
  5.2 研究展望  75-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研情况  82

潜艇空间操纵运动预报及其性能计算与综合评价

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