《潜艇操纵性》讲述潜艇操纵性的基本理论和研究方法,着重分析和阐明潜艇操纵运动情形及其数学模型与操纵运动性能,包括平面定常运动稳定性和深度与航向机动性、应急操纵性的规律、实艇操纵技术、航向深度自动操控原理、衡准参数和计算方法,介绍操纵性试验方法、操纵性标准和操纵面发展现状与设计原理。考虑篇幅原因,把水动力系数的估算以附录形式作了介绍。
《潜艇操纵性》可作为高等院校船舶专业的教材,也可供有关专业的研究生和潜艇设计、建造、科研人员及潜艇操纵、指挥管理人员参考。
自1995年(本教材第1版)至今的二十余年间,我国的潜艇和潜艇技术有了快速发展,潜艇操纵性学科取得了很大进展,编者也参与了其中一些课题的研究探索及型号设计的审图工作。潜艇操纵性的新内容多且面广,对于教材,需要紧密围绕本学科的基本原理、工程实用计算方法和实艇操纵的基本技术及必要知识。
所谓潜艇操纵性,简而言之,就是潜艇作操纵运动的性能。潜艇的基本操纵运动性能包括操纵装置进行操作时的航向机动性、深度机动性及控制稳定性,以及操纵装置固定时的平面定常运动的自动稳定性,即垂直面动稳定性和水平面动稳定性,这些都归结于正常机动的操纵性。再版时,保留了第1版的基本内容,并按照基本概念清晰、工程应用明确、结合实艇操纵、反映当前状况的原则,在体系与内容上作了较大的调整和增删,由此构成了前4章的内容,即第一章潜艇操纵性概论,第二章操纵性平面运动方程式,第三章潜艇空间操纵运动方程,第四章潜艇操纵运动性能。同时,新增了编者在近期的专项研究成果,如水下悬停运动及其数学模型研究、潜艇操纵性衡准及衡准指标值的现状与发展的研究、水下航行体水动力新布局研究等课题的内容。
此外,早在20世纪60年代,美、苏发生重大潜艇事故后。潜艇操纵事故的水下应急挽回受到格外关注,成为潜艇(操纵性)设计中安全性考核的重要内容。博尔曼(Bohlman)的“潜艇操纵性安全界限”论文发表后,潜艇水下运动的操纵性安全界限图成为当今潜艇操控的重要技术指南之一。为此,编者根据近年来的课题研究成果和国内外文献,撰写了本书第五章潜艇应急操纵性,同时还阐述了潜艇大深度航行及其操纵特点和低噪声安静操控问题。
在近三十年间,随着潜艇作战海域和活动空间的扩大,潜艇操纵装备的自动化获得了很大发展,实现了操舵、均衡、潜浮、悬停、车令等的集中控制,达到航向、深度、姿态、航速的自动操纵功能,为此,在第四章中还介绍了潜艇操纵的自动控制技术的一般原理和控制策略。
第一章 潜艇操纵性概论
第一节 潜艇操纵性的含义
一、操纵性、操纵装置及操纵运动
二、操纵性发展简介
第二节 潜艇操艇系统
一、组成和功能
二、主要设备
第三节 操纵性研究的任务与方法
第四节 坐标系、平面运动假设和操纵运动主要参数
一、坐标系和符号规则
二、空间运动与平面运动假设
三、水平面运动和垂直面运动的坐标系及主要参数
思考题
第二章 潜艇操纵性平面运动方程式
第一节 平面操纵运动的一般方程
一、平面操纵运动的特点
二、向量的绝对改变与相对改变的关系
三、潜艇操纵运动一般方程式
第二节 作用于潜艇操纵运动的流体动力一般表示式
一、概述
二、流体动力的一般表示式
第三节 作用于潜艇的惯性类水动力
一、流体惯性力和附加质量的概念
二、作用于潜艇的流体惯性力
三、附加质量与加速度系数的对应关系
第四节 作用于潜艇的黏性类水动力
一、作用于水平面运动潜艇上的黏性类水动力
二、作用在垂直面运动潜艇上的黏性类水动力
三、黏性类水动力中包含惯性类水动力的情况
四、螺旋桨推力
第五节 水平面操纵运动方程式
一、水平面操纵运动线性方程式
二、水平面操纵运动响应方程
三、水平面操纵运动非线性方程式
第六节 垂直面操纵运动方程式
一、作用于潜艇的静力及其力矩
二、垂直面操纵运动线性方程式
三、垂直面操纵运动响应方程
四、垂直面操纵运动非线性方程式
第七节 潜艇重心运动轨迹方程式
一、水平面运动轨迹
二、垂直面运动轨迹
思考题
……
第三章 潜艇空间操纵运动方程
第四章 潜艇操纵运动性能
第五章 潜艇应急操纵性
第六章 操纵性试验
第七章 潜艇操纵面及其设计
附录
参考文献
主要符号