(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210781684.8 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 中国舰船研究设计中心 地址 430064 湖北省武汉市武昌区张之洞 路268号 (72)发明人 曾浩然　李磊鑫　吕策　柏铁朝　 付敏飞　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 胡建平　汪玮华 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的 垂向运动模拟方法 (57)摘要 本发明提出一种水下干式运载器载荷悬停 进出舱下的垂向运动模拟方法， 通过分别对辅助 推进、 注排水、 干湿转换舱因气压变化导致的剩 余静载及艇体压缩、 密度变化引起的等效静载变 化进行建模， 得到水下干式运载器载荷悬停进出 舱下的垂向运动模型， 根据以上模 型搭建立运动 仿真模型， 本发 明能够对悬停进出舱时两种驱动 源(注排水、 辅助推进)、 多因素(载荷变化、 气压 变化、 密度变化、 艇体压缩)耦 合作用下运载器垂 向运动进行模拟仿真。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115186471 A 2022.10.14 CN 115186471 A 1.一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的垂向运动模拟方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： S1)通过分析受力特性对自由垂向运动及注排水驱动下的垂向运动进行模拟； S2)建立辅助推进模型； S3)建立注排水模型； S4)对干湿转换舱因气压变化 导致的剩余静载进行建模； S5)对艇体压缩、 密度变化引起的等效静载变化进行建模； S6)结合S2 ～S5中的各模型， 搭建水 下干式运载器垂向运动仿真模型。 2.根据权利要求1所述的一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的垂向运动模拟方 法， 其特征在于， 步骤S1中包括如下 具体内容： 用四个状态量描述水下干式运载器的垂向运动： 垂速w、 纵倾角速度q、 深度ζ， 纵倾角 θ， 通过分析受力特性得到水 下干式运载器的垂向运动微分方程如下： 其中 为俯仰角加速度、 俯仰角速度及垂速分别产生的垂向力， Z(T)为辅助推 进产生的垂向力； Z(P)为剩余静载项， P包含了初始项P0、 注排水增项ΔPequ、 艇体压缩增项 ΔPcps、 密度增项ΔPdsy， 气压平衡导致的干湿转换舱水量增项ΔPwat、 运输载荷增项ΔPload； 为俯仰角加速度、 俯仰角速度及垂速产生的纵倾力矩； M(T)为辅助推进产生的纵 倾力矩； M(L)为前后调水所产生的纵倾力矩； M(P)为剩余静载产生的纵倾力矩； M( θ )为扶正 力矩。 3.根据权利要求2所述的一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的垂向运动模拟方 法， 其特征在于， 步骤S2中包括如下 具体内容： 辅助推进产生的垂向力Z(T)由若干辅推构成， θi为各辅推产生力的 方向与机体系Z轴的夹角； M(T)为各辅推产生的力矩和； 各Ti动态特性如下： 其中ni为辅推i的实时转速， Nimax为辅推i的最大转速， Nia为其转速的加速度值， k为比例 系数。 4.根据权利要求3所述的一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的垂向运动模拟方 法， 其特征在于， 步骤S3中包括如下 具体内容： 注排水产生的剩余静载ΔPequ为剩余静载项Z(P)的一部分， 其为流速S随时间的积 分为 ΔPequ＝ ∫S， 注水时S为 正， 排水时S为负， 对应的力矩Δ M(P)_equ＝XPΔPequ。 5.根据权利要求4所述的一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的垂向运动模拟方权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186471 A 2法， 其特征在于， 步骤S4中包括如下 具体内容： 基于理想气体方程公式对干湿转换舱气压变化导致舱内进水或出水所引 起的剩余静 载ΔPwat和力矩Δ M(P)_wat进行模拟， 具体 计算方法为： ΔM(P)_wat＝XCΔPwat， 其中Va为干湿转换舱气腔体积， V c为干湿转换舱体积， ζ 为实时深度， Vas、 ζs为舱内气压 和水压平衡时的气腔体积和深度。 6.根据权利要求5所述的一种水下干式运载器载荷悬停进出舱下的垂向运动模拟方 法， 其特征在于， 步骤S5中包括如下 具体内容： 将艇体压缩、 密度变化引起的浮力变化， 等效于剩余静载的增加或减少， 即ΔPcps与Δ Pdsy， 其计算方法为： ΔPcps＝ λ( ζ‑ζ0) f1为随深度ζ变化的递增函数， f2为随深度变化的递减函数； f1、 f2具体形式随航行海 域不同而不同。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186471 A 3