蔡 鹏,朱 海,葛德红,2,朱海荣

(1 海军潜艇学院,山东青岛 266000;2 92267部队,山东青岛 266100)

0 引言

潜标是采用单点或多点锚泊系留方式,固定于深海一定深度实现海洋环境探测的海洋装备,广泛应用于海洋环境调查、科学试验及其他领域。就单点系留深海探测平台而言,其上搭载的探测、通信等功能模块对其水下姿态往往有一定的要求[1],例如,王明午在文献[2]中提出,某深海潜标搭载实验仪器的极限倾角小于26°。

对于系留固定式潜标水下姿态控制通常采用主、被动两种方式进行,被动控制主要通过增加正浮力、系留带、激流丝等方式实现稳定,该方法的优点在于无能耗、成本低,但主要缺点是增加了系留缆索的拉力,抗流能力有限,无法实现姿态的自动调节。因此,需要研究基于推力作用的主动姿态控制方法,文中研究基于单方向推力控制的潜标姿态控制方法。

1 潜标运动分析建模

1.1 外形及结构描述

文中所分析及试验使用的海洋潜标模型外形尺寸为:全长7 m,外径500 mm,其中,姿态控制部分长约5.1 m,重心下移量为820 mm,外形设计如图1所示。

图1 潜标姿态控制部分外形

为实现对上述潜标姿态控制研究,文中在迎流方向上,采用螺旋桨推进器进行姿态调节主动控制,其配置如图2所示。

图2 潜标姿态控制推进器配置

1.2 运动学建模

1)坐标系

建立坐标系是进行平台运动姿态分析的前提,具体包括:大地坐标系Oxgygzg、平台局部坐标系Oxbybzb、速度坐标系Oxayaza和航迹坐标系Oxhyhzh。

其中,大地坐标系在不考虑……