Nghiên cứu các đặc tính động lực học của tàu thuỷ phục vụ cho bài toán mô phỏng chuyển động cho tàu tên lửa 1241.8

Bài báo này nghiên cứu mô hình toán học chuyển động của tàu thủy, trên cơ sở đó xây dựng mô đun tính toán tham số và xem xét ảnh hưởng của giá trị góc bẻ lái khi có sự thay đổi các đặc tính chuyển động của tàu: Sự xoay vòng, góc dạt, vận tốc góc và góc mạn của tàu thủy. Trên cơ sở nghiên cứu chung trong mô hình toán lấy tham số cho tàu tên lửa 1241.8.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu các đặc tính động lực học của tàu thuỷ phục vụ cho bài toán mô phỏng chuyển động cho tàu tên lửa 1241.8 Tên lửa & Thiết bị bay NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA TÀU THUỶ PHỤC VỤ CHO BÀI TOÁN MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG CHO TÀU TÊN LỬA 1241.8 Đoàn Văn Hòa, Đỗ Việt Bình, Bạch Hồng Quyết*, Dương Hồng Trường Bài báo này nghiên cứu mô hình toán học chuyển động của tàu thủy, trên cơ sở đó xây dựng mô đun tính toán tham số và xem xét ảnh hưởng của giá trị góc bẻ lái khi có sự thay đổi các đặc tính chuyển động của tàu: Sự xoay vòng, góc dạt, vận tốc góc và góc mạn của tàu thủy. Trên cơ sở nghiên cứu chung trong mô hình toán lấy tham số cho tàu tên lửa 1241.8 Từ khóa: Mô hình toán học, Mô phỏng, Chuyển động của tàu, Sự lưu thông của tàu, Tàu tên lửa. 1. MỞ ĐẦU Đối với tàu chiến nói chung và tàu 1241.8 nói riêng thì ngoài việc vận hành điều động tàu còn liên quan đến hệ thống trang thiết bị vũ khí đi kèm. Nghiên cứu xây dựng mô hình toán phục vụ mục đích cung cấp các tham số xây dựng các hệ thống mô phỏng lớn của chuyển động tàu, va chạm tàu và các loại trang thiết bị, vũ khí đi kèm. Trong bài báo này nghiên cứu các mô hình toán học của các đặc tính động lực học của tàu thuỷ và các tham số của tàu tên lửa 1241.8. 2. NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC Để giải bài toán về chuyển động của tàu trong mặt phẳng ngang ta cần phải biết các lực và mô men tác động lên tàu đặc biệt là thân tàu và bánh lái. Tất cả các lực và mô men này quy chung lại thành các lực chính và mô men chính mà phân bố trên mặt phẳng đường kính tàu (hình 1). Trên hình 1 lực nâng Rz cân bằng với trọng lực G; lực cản Rx; lực kéo TE; M- mô men chính tác động lên tàu. Các lực và mô men này là nguyên nhân làm thay đổi các phần tử chuyển động của tàu, đó là: Gia tốc góc và gia tốc tuyến tính, góc dạt, vận tốc góc và vận tốc tuyến tính và chia ra các lực và mô men dạng phi quán tính và quán tính theo nguồn gốc tự nhiên của nó [1, trang 254]. Mô hình toán học chuyển động của tàu được thiết đặt bằng phương trình vi phân không tuyến tính. Nghiệm của phương trình là Hình 1. Các lực tác động lên tàu. các tham số chuyển động của tàu: toạ độ trọng tâm tàu (xg, yg, zg); các góc(góc lắc ngang θ, góc lắc dọc ψ, góc hướng φ), và giá trị tương ứng của vận tốc, gia tốc và bán kính xoay vòng R . Hai hệ thống tọa độ được sử dụng: Hệ toạ độ gắn với trái đất OgXgYgZg (gốc toạ độ trùng với điểm xuất phát của tàu, trục OXg – trùng với hướng chuyển động ban đầu của tàu, OgYg – vuông góc với OgXg trong mặt phẳng ngang, OgZg trục thẳng đứng hướng xuống dưới) và hệ toạ độ OXYZ (gốc toạ độ trùng với trọng tâm của tàu, trục OX – trùng với hướng mặt phẳng đường kính dọc của tàu hướng về phía trước, OY – vuông góc với OX trong mặt phẳng ngang, OZ trục thẳng đứng hướng xuống dưới) . Phương trình miêu tả chuyển động của tàu [2, trang 20] : 184 Đ.V.Hoà, Đ.V.Bình, B.H.Quyết, D.H.Trường “Nghiên cứu các đặc tính… 1241.8.” Nghiên cứu khoa học công nghệ dvx (m  11 )  (m  22 ) v y z  (m  33 ) v z  y   Fx   Fx ( M ) dt (1) dv y (m  22 )  (m  11 ) v z  x  (m  33 ) v y  x   Fy   Fy ( M ) dt (2) dvz (m  33 )  (m  11 ) v z  y  (m  22 ) v y vz   Fz   Fz( M ) (3) dt dx ( J x  44 )   J z  66   (J y  55 )   yz  (33  22 ) v y vz   M x   M x ( M ) dt  (4) d y ( J y  55 )   J z  44   (J y  66 )   x z  (11  33 ) v x vz   M y   M y( M ) dt (5) dx ( J z  66 )   J y  55   (J x  55 )   z y  (22  11 ) v y vz   M z   M z( M ) dt  (6) dxg  vx cos  cos  v y (sin  cos  sin  cos  sin  )   (cos  cos  sin  sin  sin  ) (7) dt dyg  vx sin  cos  v y (sin  sin  sin  cos  cos  )   (cos  sin  sin  sin  cos  ) (8) dt dz g  vx sin  v y sin  cos   cos  cos (9) dt d d  x   sin  (10) dt dt d d y  cos   cos sin  (11) dt dt ...