Управление маневрированием пл

Изучая управляемость ПЛ, пространственное движение ее условно разделяют на движение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В качестве критерия динамической устойчивости используют следующий критерий

(13.40)

где – гидродинамические коэффициенты момента подъемной силы и момента демпфирования соответственно; ; М – масса ПЛ, – полное водоизмещение, – длина ПЛ.

ПЛ является динамически устойчивой при отрицательной величине коэффициента . При – ПЛ динамически нейтральна. При – ПЛ динамически неустойчива. Учитывая высокие скорости движения и сравнительно небольшие глубины погружения, современные ПЛ обеспечивают динамическую устойчивость при движении в вертикальной плоскости. При движении в горизонтальной плоскости явление неустойчивости ПЛ не грозит такими пагубными последствиями, как возможность провала лодки за рабочую глубину. Инверсная скорость – скорость, при которой ПЛ не управляется кормовыми горизонтальными рулями. В этом случае центр давления ГР проходит через центр балансировки. При высоких скоростях хода положительная перекладка рулей приводит к погружению ПЛ. На малых скоростях та же перекладка явится причиной всплытия ПЛ. Для современных ПЛ инверсная скорость обычно равна 1,5–4 узла. Для носовых ГР инверсная скорость не имеет значения, так как они расположены вне центра перемещения балансировки.

Пространственная циркуляция

В процессе пространственной циркуляции совершается маневрирование ПЛ по курсу с одновременным движением в поперечной плоскости по крену. При этом при появлении угла дрейфа возникает поперечное обтекание ПЛ, при котором появляются возмущающие гидродинамические силы в вертикальной плоскости, меняются условия балансировки ПЛ и возникает необходимость одержания ПЛ по глубине. Необходимость размещения эффективных ракетных комплексов привела к изменению архитектуры корпуса современных ПЛ и возникновению новых особенностей в управляемости ПЛ при пространственной циркуляции. Была выявлена структурная неустойчивость движения. Установлена существенная зависимость кренящих моментов от знака балансировочных углов дифферента и кормовых горизонтальных рулей при циркуляции. Это потребовало координированного управления перьями вертикальных и горизонтальных рулей ПЛ при пространственной циркуляции. При циркуляции в подводном положении современные лодки имеют внутренний крен, вызванный превышением центра давления над центром тяжести из-за наличия рубки. Угол крена может достигать 30–35 град. в начальный период выполнения маневра и 7–10 град. на установившейся циркуляции. Центр давления ПЛ – точка приложения равнодействующей гидродинамических сил. Центр балансировки ПЛ – точка приложения равнодействующей гидродинамических и гидростатических сил, действующих на ПЛ. Расположен в корму от центра давления ПЛ. Для больших скоростей центр балансировки стремится к центру давления.

Пространственное маневрирование пл

При пространственном маневрировании ПЛ осуществляется одновременный переход по курсу и глубине при координированном управлении креном. Основным критерием при пространственном маневрировании является быстродействие переходных процессов по курсу и глубине при наложении ограничений на текущие координаты по углу крена и дифферента. Кроме того, требуется обеспечить выход ПЛ на Н и с определенной величиной перерегулирвания, не превышающего заданные. Натурные испытания ПЛ показали существенное влияние кренящих моментов ПЛ как на устойчивость процесса стабилизации ПЛ, так и на динамику пространственных маневров. Координированное управление рулями при пространственном маневрировании позволило для сильных маневров по глубине повысить на 40–60% быстродействие управления ПЛ. Углы дифферента ПЛ при подводном маневрировании достигают 20–30 град., а скорость погружения или всплытия 6–9 м/с.

Маневрирование ПЛ с координированным управлением рулями и движительным комплексом

Рост водоизмещения современных ПЛ привел к энергетическим и конструктивным ограничениям при проектировании рулевых приводов. Стали возникать гидродинамические упоры при перекладке вертикальных рулей, значения которых стали существенно зависеть от скорости хода, площади перьев рулей и типа гидравлических приводов. Возникла задача оптимального управления перьями вертикальных рулей и скоростью хода ПЛ с целью минимизации радиуса циркуляции и времени перехода ПЛ на заданный курс. При этом возможны 3 случая маневрирования ПЛ по курсу: предполагается наличие запаса по мощности ГЭУ, предполагается отсутствие запаса по мощности ГЭУ и предполагается движение на минимальной скорости хода.

В первом случае необходимо увеличение скорости до значения, обеспечивающего оптимальное маневрирование ПЛ с учетом ограничений на углы перекладки. Во втором случае необходимо снижение скорости хода до значения, соответствующего максимально-возможной угловой скорости циркуляции при ограничении на кладку нижнего пера ВР. В третьем случае возникает необходимость форсированного увеличения скорости хода ПЛ при циркуляции с одновременным выходом в конце переходного периода на заданный курс и скорость хода. Эти мероприятия обеспечивают сокращение времени выхода на заданный курс на 30–50%. В целом координированное управление рулями и оборотами ГТЗА существенно повышает маневренные характеристики ПЛ.

Маневрирование ПЛ при совместном управлении рулями и цистернами

При движении ПЛ на малых скоростях хода в режимах предстартовой подготовки для обеспечения форсированного выхода ПЛ на глубину старта, при всплытии ПЛ на перископную глубину возникает задача совместного управления рулями и цистернами вспомогательного и специального балласта. При этом управление рулями строится по бездифферентной схеме, при которой кормовые рули стабилизирует дифферент ПЛ, а носовые рули совместно с управлением плавучестью балластных цистерн создают подъемную или топящую силу для маневрирования ПЛ по глубине. Совместное управление плавучестью и рулями позволило повысить быстродействие ПЛ при управлении глубиной погружения и в целом существенно улучшить маневренные характеристики ПЛ на малых скоростях.