Силы и моменты от руля (вектор)

| Си |
в палитре на схеме

Описание

Блок реализует расчет проекций силы и момента от перекладки руля морского подвижного объекта (МПО) на оси связанной системе координат (ССК).

Блок формирует на выходе проекции FxR, FyR, FzR, mxR, myR, mzR силы и момента от руля на оси ССК.

Расчет проекций силы и моменты от руля осуществляется по алгоритму: свойству блока "Номер руля (номера рулей) в векторе управления"‎ присваивается номер выбранного руля в входном векторе U, далее определяются параметры руля – наличие парной и разрезной конструкций. Проекции силы и момента от руля на оси ССК рассчитываются по следующим формулам:

ГДХ (гидродинамические характеристики) проекций сил CyR, CzR и моментов CyR, mzR на соответствующие оси ССК представляют собой нелинейные зависимости 4-го порядка по углу перекладки данного руля:

где:
  • Cyi, Czi, Cyi, mzi – безразмерные коэффициенты ГДХ сил и момента от руля перед составляющими, содержащими угол перекладки руля, i = 1, 1m1, 2, 2m1, 3, 3m1. Буква m перед номером обозначает модуль угла перекладки руля.
  • δR – значение текущего угла перекладки руля.

Свойства блока позволяют сформировать ГДХ руля от самой простой (линейной), до сложной, содержащей нелинейные составляющие до 4-го порядка.

Ввод нормирующего коэффициента позволяет использовать в блоке приведенные значения свойств вместо реальных (для данного блока нормирующий коэффициент используется только для параметра водоизмещения МПО).

Структуры массивов в свойствах блока:
  • Структура массива с коэффициентами аппроксимации Cx_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле Cx_δ(δ):
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cx_δ_1 при δ
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cx_δ_1m1 при δ|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cx_δ_2 при δ2
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cx_δ_2m1 при δ2|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cx_δ_3 при δ3
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cx_δ_3m1 при δ3|δ|
  • Структура массива с коэффициентами аппроксимации Cy_δ_i :
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cy_δ_1 при δ
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cy_δ_1m1 при δ|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cy_δ_2 при δ2
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cy_δ_2m1 при δ2|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cy_δ_3 при δ3
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cy_δ_3m1 при δ3|δ|
  • Структура массива с коэффициентами аппроксимации Cz_δ_i :
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cz_δ_1 при δ
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cz_δ_1m1 при δ|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cz_δ_2 при δ2
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cz_δ_2m1 при δ2|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cz_δ_3 при δ3
    • безразмерный коэффициент аппроксимации Cz_δ_3m1 при δ3|δ|
  • Структура массива с коэффициентами аппроксимации mx_δ_i :
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mx_δ_1 при δ
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mx_δ_1m1 при δ|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mx_δ_2 при δ2
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mx_δ_2m1 при δ2|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mx_δ_3 при δ3
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mx_δ_3m1 при δ3|δ|
  • Структура массива с коэффициентами аппроксимации my_δ_i:
    • безразмерный коэффициент аппроксимации my_δ_1 при δ
    • безразмерный коэффициент аппроксимации my_δ_1m1 при δ|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации my_δ_2 при δ2
    • безразмерный коэффициент аппроксимации my_δ_2m1 при δ2|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации my_δ_3 при δ3
    • безразмерный коэффициент аппроксимации my_δ_3m1 при δ3|δ|
  • Структура массива с коэффициентами аппроксимации mz_δ_i:
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mz_δ_1 при δ
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mz_δ_1m1 при δ|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mz_δ_2 при δ2
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mz_δ_2m1 при δ2|δ|
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mz_δ_3 при δ3
    • безразмерный коэффициент аппроксимации mz_δ_3m1 при δ3|δ|

Входные порты

Имя Описание Тип линии связи
Ro Плотность забортной воды, кг/м3 Математическая
X Вектор переменных состояния Математическая
U Вектор управления (текущие значения углов перекладки каждого руля) Математическая

Выходные порты

Имя Описание Тип линии связи
FM_rud Вектор проекций силы и момента от руля на оси ССК размерностью 6×1 Математическая

Свойства

Название Имя Описание По умолчанию Тип данных
Водоизмещение, м3 W Водоизмещение МПО 0 Вещественное
Размерность вектора управления Uvect Размерность вектора управления 0 Вещественное
Номер руля (номера рулей) в векторе управления Rnumb Номер руля (рулей) в векторе управления 0 Массив
Вид конструкции руля Rpara Коэффициент, определяющий парную конструкцию руля:
  • "Парная"‎ – руль имеет парную конструкцию (оба руля одинаковые);
  • "Непарная"‎ – руль является одиночным
 Непарная Перечисление
Вид парной конструкции руля Rrazrez Коэффициент, определяющий вид парной конструкции руля:
  • "Разрезная"‎ – парная конструкция разрезная;
  • "Неразрезная"‎ – парная конструкция не разрезная
 Неразрезная Перечисление

Коэффициенты аппроксимации Cx_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле Cx_δ(δ)

 kCxR Массив с коэффициентами аппроксимации Cx_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле Cx_δ(δ) [0, 0, 0, 0, 0, 0] Массив

Коэффициенты аппроксимации Cy_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле Cy_δ(δ)

 kCyR Массив с коэффициентами аппроксимации Cy_δ_i [0, 0, 0, 0, 0, 0] Массив

Коэффициенты аппроксимации Cz_δ_i

kCzR Массив с коэффициентами аппроксимации Cz_δ_i [0, 0, 0, 0, 0, 0] Массив

Коэффициенты аппроксимации mx_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле mx_δ(δ)

 kmxR Массив с коэффициентами аппроксимации mx_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле mx_δ(δ) [0, 0, 0, 0, 0, 0] Массив

Коэффициенты аппроксимации my_δ_i зависимости ГДХ продольной силы на руле my_δ(δ)

 kmyR Массив с коэффициентами аппроксимации my_δ_i зависимости ГДХ подъемной силы на руле my_δ(δ) [0, 0, 0, 0, 0, 0] Массив

Коэффициенты аппроксимации mz_δ_i зависимости ГДХ боковой силы на руле mz_δ(δ)

 kmzR Массив с коэффициентами аппроксимации mz_δ_i зависимости ГДХ боковой силы на руле mz_δ(δ) [0, 0, 0, 0, 0, 0] Массив
Нормирующий коэффициент normK Коэффициент нормирования исходных параметров МПО, задаваемый пользователем 0 Вещественное

Параметры

Блок не имеет параметров.

Примеры

Пример использования блока:

Литература

  1. Рождественский В. В. Динамика подводной лодки. Часть первая – Ленинград. Судостроение. 1976. – 352 с. – УДК 623.827:532.5
  2. Лукомский Ю.А. Управление морскими подвижными объектами. Учебник / Ю.А.Лукомский, В.М.Корчанов. – СПб. Элмор, 1996. – 320с. – ISBN 5 7399 0032 8
  3. Веремей Е.И. Компьютерное моделирование систем управления движением морских подвижных объектов / Е.И.Веремей, В.М.Корчанов, М.В.Коровкин, С.В.Погожев. – СПб. НИИ Химии СПбГУ, 2002. – 370 с. – ISBN 5 7997 0442 8