潜载无人水下航行器自航布放内弹道模型与仿真

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意深度布放， 能增强潜艇的隐蔽性和突然性。 潜载无人水下航行器在鱼雷发射管内的运动 与敞水状态完全不同， 属于非常局限边界条件下 的运动。在现有的无人水下航行器研究中， 对航 行器的运动和流体动力参数、 电机和螺旋桨的启 动特性等的研究都是在专用水池或湖水中进行， 并未考虑水域边界的影响， 而潜载无人水下航行 器自航布放时， 航行器是在非常局限的边界条件 下运动， 其速度和周围的补水速度都在不断变化， 因此， 必须考虑边界的影响。无人水下航行器在 敞水状态下的整个启动过程非常短， 一般不予考 虑， 但在进行自航布放时， 该启动过程及其对内弹 道的影响就必须加以考虑。 本文将在自航鱼雷内弹道研究的基础上［7-8］， 建立潜载无人水下航行器自航布放的理论计算模 型， 利用流体力学控制体的概念， 对无人水下航行 器布放过程中的附加流体阻力进行实时分析及仿 真计算， 并对潜载无人水下航行器的口径大小对 自航布放的影响进行分析。
doi： 10.3969/j.issn.1673-3185.2014.01.016 网络出版地址： /kcms/doi/10.3969/j.issn.1673-3185.2014.01.016.html
第9卷 第1期 2014 第 1 期年 2 月
中 国 舰 船 研 究 Chinese Journal of Ship Research
文献标志码： A
要： 通过对等截面鱼雷发射管自航布放无人水下航行器 （UUV） 过程中的受力进行分析， 建立内弹道的数学
的阻力变化规律进行对比和分析， 从理论上对 UUV 自航出管的可行性进行论证。仿真结果表明， 选取 500 mm 关键词： 无人水下航行器； 潜艇； 自航布放； 内弹道模型； 仿真； 流体阻力
期刊网址：
Vol.9 No.1 Feb. 2014
潜载无人水下航行器自航布放内弹道模型与仿真
许智生， 郭彬， 郑立捷， 邵志卫
中国舰船研究设计中心， 湖北 武汉 430064
摘 模型， 并对 UUV 自航布放的出管时间和出管速度进行实时仿真， 同时， 还对几种典型口径 UUV 自航布放过程中 口径的 UUV ， 通过潜艇的等截面鱼雷发射管进行自航布放完全可行。 中图分类号： U662.2
文章编号： 1673－ 3185（ 2014 ）01－ 111－ 05
Modeling and Simulation of the Interior Trajectory for Unmanned Underwater Vehicles During Swim-Out Launching
China Ship Development and Design Center， Wuhan 430064， China Abstract：Based on the force analysis of Unmanned Underwater Vehicles （UUVs） during the swim-out and the corresponding simulation curves are given. Meanwhile，the variational laws of the drag for UUVs swim-out launching is proved. Simulation results demonstrate that a diameter of 500 mm could well ensure the vehicle to swim out from torpedo tubes without any problem. simulation； hydraulic resistance launching process from torpedo tubes with uniform cross sections，the mathematical model of interior tra⁃ with different dimensions are analyzed and compared， based on which the theoretical feasibility of Key words：unmanned underwater vehicle；submarine；swim-out launching；interior trajectory model； XU Zhisheng， GUO Bin， ZHENG Lijie， SHAO Zhiwei
jectory for the launching is established. The time cost and velocity of the launched vehicle are calculated，
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引
言
在未来海战中， 潜载无人水下航行器能否得 到广泛的应用， 关键在于能否实现无人水下航行 器在潜艇平台上的布放与回收， 而实现这一目标 并非人们直观想象的那么简单， 要实现潜载无人 水下航行器的布放与回收是一件非常具有挑战性 的事情［4-6］。 潜载无人水下航行器的布放方式之一是依靠 自身螺旋桨产生的推力 “游出” 鱼雷发射管。与其 他布放方式相比， 该方式不需要对潜艇平台进行 复杂昂贵的改造， 不需要潜艇平台提供额外的能 源和配套设备， 布放过程中的噪声较低， 并可在任
相对于水面舰艇搭载无人水下航行器而言， 潜艇搭载无人水下航行器不受海情的影响， 更能 确保隐蔽性。潜载无人水下航行器能够前往潜艇 难以到达的区域承担情报监视侦察、 海洋调查、 通 信 /导航网络节点、 反水雷、 反潜、 探察与识别、 设 潜艇的作战范围， 降低潜艇被敌方发现的危险， 大 幅提高潜艇的综合作战效能， 因而在现代海战中 被作为 “力量倍增器” 而越来越受到重视
收稿日期： 2013－ 04－ 12
［1-3］
备运送、 信息作战及时敏打击等作战任务， 可扩展
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基金项目： 国家部委基金资助项目 通信作者： 许智生
网络出版时间： 2014-01-21 14:48
作者简介： 许智生 （1981－）， 男， 博士， 工程师。研究方向： 舰船总体研究与设计。 E -mail： xuzhisheng@