CB-Z 196-1982.pdf
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1、 C 日 / 2 中国船舶l业 i = 司指导性技术文件 c 盯Z .1 。 6 - 8 2 潜 般 时 波性设 计 佑 算方 法 1 9 8 , 一 。 2 一0 1 发 布 中国船舶工业总公司批 准 中国翩舶工业总公司指导 性技术文件 潜 艇耐波性设计 估算方法 C B 友 t , 一 8 2 储 朋1 2 本 指导性 技术 文件适 用于潜 艇水面和 水下 近水 面 ) 耐波性 设计 估孰 1 潜艇 设计的 耐波性枯 算问 题 1 1 根据潜艇的战 术技术要求, 在方案 论证和 各研制阶段中 , 应 对 设计方案进 行 耐波 性理 论估算, 以助 于合理选择 艇体的 尺度、 线型 和附 体
2、 方案。 1 .2 潜艇耐波性 理论枯 算方法 正在发展, 完普 .其 塞本内 容 展望 如 下: a 建立适 用于初 始 论证阶 段的 简易 估算 方法; 、建 立适用 于方案确定阶段的 较 猎确的 理论 枯算方 法; 。 、结 合战术使用要 求, 建立潜 艇耐波性 综 合评 价标准和 相应的 枯 算 方法 ; d 在 保证潜 艇主 要性能寸 Y* 前提下, 建立实用的 耐放 性优化设封 方 法,实现潜 艇性能 的优 化设计; 、根据潜 艇战 相 拐胜肩 拔 展 的需要. 建立 相应的 耐波性 设计估 算 方法 2 对潜 艇耐玻 性理 论预报 方法的 要求与 建议 . 潜艇耐坡性理 论与方法
3、, 是一般 水面 舰 淞耐波性理 论与 方法的 推 广 和 应用,具 有共同性同时 , 也有其 特点 .据 此就潜 艇运动的 理 论预报提 出以 下的要求与 建议. 中国犯 舶工业总公司 1 9 e 3 一 0 2一 。 I CH / Z1 96 一82 2 1 . 第4 章) 。 潜 艇在 规别波中 运动响 应的 理论估算 . 1 艇 体运 动方程,可 采用切 片 理论方法, 如 S T, 方汰( 见 21 2 剖面的 二因次 流体动力的计 算,宜采 用裸分 布法, 如F r a n k 源分布汰 2 . 1 . 3 对艇 体运动中 枯性成份 力的 形 响应 加以 考 成主要限 于 横摇 阻
4、尼 2 1 4 潜 艇的 附 体( 指 挥合 圈 壳 包 括在内 羲 t 较 多 , . 尺 度 较 大 , 水动 力举响应予 考息 : 附 体影响包括势 流成份 和枯性成份; 作力升力 面的 流 体动 力以 及 对渡 浪 扰 动力的形响等,应采 用适当 方法进行 估算或修 正,以 保证潜 艇时放性 估算 具有必要的 精魔 2 0 1 .5 横摇阻 尼最 好采 用试脸资料, 在缺乏 试脸资 科 ( 船模试 脸或 实 斑试脸) 情况下,可 采用 适当 的 枯算 方法 确定 2 . 1 . 6 估 算 应 朋 可 盆 的 初 横 称 性 高 和 艇 体 的 横 摇 转 动 愤 全 值 , 以 保证
5、预报的可 旅性 a1。 7 计算航 速一般 取该状 态下的 巡航 邃度, 考虑 到潜 艇的故 术使 命,应将 使用武器的航 速列 为计 算航 逸 2I 8 计算的漫 深状态 一般应包 括水面状 态 ( 浸深 力 零 ) ,水 下潜 望 镜 深 度 状 态( 或 通 气 苦 状 态) 氛 根 据战 术 使 用要 求 , 应 对 使 用 武 器的 其 它 浸 深状态进 行计象 21. 9 计算的 相 对浪向角可 取1 8 。 .( 顶浪) 、15 。 1 1 2 d、 9 。 、6。 、3。 和。 .为了 与 实艇试脸结 果进行比较,可 报 据奋 要计算 1 3 5 和4 5 .情几 :11 。
6、横向 运动士 博 时 波高的 选取 由 于横摇运动 具有明 显的 非 线性, 力了 应用线 性登加原 理估算不规 侧波 中的 运动, 需要 合理选取计算波商, 建议取为L /5。 ,L -船长 C B / Z1 9 6 - 82 22 潜 艇在 不规则渡中 运 动响应的枯 算 . 2 。2 .1 不规则放中 潜艇 运动响 应的 估算 采用一 般线 性亚加原 理进氮 2.2 . 2 除使 用实际 海区 的海 浪谱 资科外, 一般 应采用国 际船 模水池 会议( I . T . T . C) 挂荐的 海 浪谱, 并采用两 参数 谱和姐峰 波麟 由 展函 级。 2.2 . 3 海浪的 分 级应 按照
7、国 家海洋局烦 发的 浪 级标准 2 3 潜 艇耐放性 运动响 应枯 算内 容 2. 3 . 1 塞本内 容包括各种漫深, 咨种航速 和浪向下 般体峨 NPIR的各 种自 由度的 运动响应,以 及相应情况下 对不14 侧 放( 长峰 和短峰) 运动响应 的统 计 特征 位 2 32 其他内 容包括: 、 般 体 指 定 位 里 点( 重 要 部 位) 的 运 动 位 移 、 速 度 和 加 速 度 焦 、水面 航行时 簇体的 上浪、首 底$ S 水, 相对 浪面的 运动和胶浪中 班 力 增 加 等 , 气 操 舵 对 艇 体 运 动 的 影 喊 、 谈 体 表 面 点 钓 脉 动 水 压 力
8、焦 、不 规则波中 挺体运动 的时 间 历程 等 . :4 枯算方法的 使用要 求 对不同主 尺度、线 型和附 体方案、估 算结 果 应能显 示出 时玻 性能定 性 和 定t上的 变 化, 分辨出 方案的 优嗽 根据藉要, 可在舰 淞运动枯 算的 羞础 上, 依 据使用海域的 海浪资 科结 合 作战 使命要求, 借助于 耐放性粽 合评价方 法, 对褚 方案的性能作出 综合 评像 2 S 估算 方法的 检脸 潜艇时波 性估算 方法应经 过考 核,当 估 算结 果与 模型试 脸和实艇 试验结 果较符合戏 接近 后, 方能正式使 用 . CB / z 19 6 一8z 3 潜艇耐波性 理论估 算方
9、法一 例。 31 理论模型的 选取 二 、假 定横向 运动和 纵向 运动 彼此独立, 3 A处 理的原 则可以 适用 于水 面状态和水下( 近水 面 ) 状态的 艇体运硫 b , 运动方 程、系 数和波浪扰动 力的表达 形式 采用S T F 方法的 体 系, 考 虑航速和 端面 的 影响 . 。 、剖面的 二因次流 体动 力采 用, r a n k源分布法计 孰 d 、可考虑操舵对艇体运动的 影呱 。 、采用 半经验 的估 算方法创 算艇体和附 体的 横摇阻 尼,考 虑了 升力项 的贡献。 f , 对不规则波中 运 动响 应的 计算, 应 用线性 叠加原理采 用工 TT, C 两参数谱和扩展函
10、数形式 在计 算响应的 统 计值时 , 采 用狭训R E 定 32 耐波性估 算内 容 a 、 各种浸 深和摇摆颇率下剖 面的二因次 流体动 力 ( 附 加质量、阻 尼系 数 ) 和水压 力 分布. 、艇 体 对规 则波 的运动 响应及 相位、 速度和 加速度响 应, 操舟 hJ 才 运动 响应的影 响 . “ 、变 化海 浪特征 周期 和波高下 艇 体运动 的统计 傀 d 、 指定位置 处的 运动、 速度 和 加速 度统计 值 . 、水面 航 行时的 上浪、出 水概率 和相对放面 运动 东 4 波 浪中 潜艇水 面和水下( 近水面 ) 运动 计算 参考公式简it 4.1 规则波中 潜艇 运动
11、方 程的一 般 衰达丸 CB /Z 1 9 6 一8 2 图1 座标系与 位移 的 规 定 如图 ( X、Y 、 Z) 为固 定在艇 体 ( 水面 状态) 平 均位置 上的 右 手座 标 系, 原点。 在水面 上, 并与 艇 体重心a 处在同 一 铅垂 线上 潜艇在规 则波中 的 六 个自 由 度 运 动 为 R 弃.J 二1 、“ 、 一 ,. 、6) , 分 别 为 进 退 、 横荡 、 垂 荡 、横摇、纵 摇和 首摇, 其运动 方程的一般 表达式 为: nE ( AI + , , ) 。 。 + 、 、 + C,+).: 一 F R O- + Fj R 式中 :M J 尺 潜 艇( 相应
12、 状 态 下 的) 广义 质 量矩 阵的 元; A y, , B , 一 一潜 艇( 相 应状 态 下的) 附 加 质 量 和 阴 泥系 数 ; C J K 一一流体静力回复 系 数; F J 一 放 浪 扰 动 力 ( 力 矩 ) 的 复 振 幅 , 力( 力 矩) 由 R e ( F i Q i w t ) 给 出 为 旅 起 见 , 简 记 成F e i w 七 ; F J R 一一 操 舵( 鳍) 引 起的 力 和 力 矩 . c旦 / Z 1 9 6 -S Z 对于 具有横向对称性, 重心位 于 ( 。 、。 、2 ) 的 潜艇, 在水面状 态 时其广义质t矩阵力: 万0 0对 0
13、0 0 -M= . 3 1 r . 0 0 0 0 -MZ . 0 I 今 0 -1 , . Ms . 0 0 0 0 0 0 -1 9 i 1 0 0 . 一 .(2 J 00M00o 尸llee于ee.十11. 一一 介 刀 式中 :I f.-JV 艇 ( 相应状态,以 下同 此 ) 质i t ; 工 J 一 一 第i 个 模 式 运 动 的 愉 性 矩 ; 工 。 w , 一 惯 性 权 对于水下状 态,当 运动 座 标系原点 放在 !心。 上时 相应的Z。 取为 零 。 横向 对称潜 艇的附 加 质t ( 或阻 尼 ) 系羲 力: A 。 A , 0 A .s 。 ” “ 月 “ “
14、A m ! 凡.0 A M 0 A 0 I, . 、 似 或 ” , 一 。“ 。“ “ :. “ 二 “ ” A s i 0 . A r s 0 A ,r 0 ! 戈 0 A, t 0 A 0 A p J 对 于水面状 态的潜 艇 , 非 零的线 性流 体静 力回 复系 数 只有: r n n . C w , C s r , 和C u =C s s一, 一“ “ ” “ ” ” “ ” “ 二 ” . . 4 C E / 么1 9 6 -8 2 对于水 下状态的潜 长, 非零的回 复系 教只有: C “ 。C “=D , 了 下” ” ” ” “ “ ” 一” . . . . . . . .
15、(5 ) 其中a 万为重 心与浮心 的竖向 距离,D 为水下状态的 排水量 . 潜 艇艇型除具 有横向 对称性外, 还是个细长 体.在这 种情 况下运 动方 程可 化力由垂荡 和 纵摇 组成的 纵向 运动方 程组, 和亩 横荡、横摇、首摇 组 成的 横向运 动方程组 . 4 2 纵向 运动方 程及系数的 表 达 在考 虑操舵( 鳍 情况下, 水面和 水下状 态潜 艇的纵向 运动方程均可 表达为: ( oW + -4 n ) fl, + B o h s + C n Tij + A * % + B z k + C n T ls m F 3 t ;*t + F o ot 而4p + B n q ,
16、+ G ,T l, + ( h + A W ) i i, + B ,T i k 不 C p ,n s - 凡 。 政。 F S R . . . . . . . ( 6 ) 。 。 。 。 . 。 二。 二 。 ( 7 ) 其中 , 水 面 状 态 时F 3 R 二万 5 R 。( 不 操 水 平 舵, 忽略 垂 宜 舵的 影 响” 水 下 状 态 时 7 3 R 、 F 5 R为 水 平 舵 之 舵 力 与 力 矩 , C 3 3 = C 3 5 =气3 = o ,C 5 5.D GC 如采 用S T F 方 法 的 体系 , 则 上 述 方 程中 的 系 数 表达式 如下 : 、 小 d -
17、 黔 ;, 小. d F + U a 二 。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 8 ) 。 。 。 . 。 . . 。 . 。 。 二 。 . 。 。 。 . 。 . 。 二 , , . . . . 。 . ( 9 。 一 J : 、 , 心 一 W s 3, , 券 X Ae.U 一 !.l q 二 一 J ; b d 4 4 U 、 一 、 一 子b A 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
18、。 。 。 。 。 。 。 . 。 。 。 . 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 G a Q 1 ) 曲昭甲 A $ , 一J 。 a “ d i 4 _ ,5 0 + 备 x 6 i . . . . . . . 匆 . ., . , . . . . .- . . , . ” 一J t b d i - U A W, 一 u x 4 “ AU x , u ., . . ,. . . CB / Z1 9 6 一8 2 433 二 扮 ,“ 、 十 -g - -W , 、 一 W 小 ; , u 2 、 AW 7 X Aa33 , 时 ” 。 一 。:,】, , + U IW
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