CN110390141B - 一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法 - Google Patents

一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法，包括以下步骤：1)确定射击鱼雷类型和鱼雷射击方式；2)建立鱼雷射击参数解算模型和速度矢量通用解算模型，所述解算模型包括：提前角通用解算模型、齐射散角通用解算模型；3)针对不同自导类型的鱼雷，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷射击参数；针对不同鱼雷射击模式，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷速度矢量。本发明方法建立通用数学模型实现不同制导类型、不同射击方式鱼雷射击参数计算，支持进行大样本仿真计算鱼雷命中概率，为某舰船武器系统仿真环境研制及试验、水下攻防作战研究提供支撑。

Description

一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法
技术领域
本发明涉及舰船武器系统技术，尤其涉及一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法。
背景技术
在鱼雷射击仿真过程中，鱼雷射击参数是影响鱼雷命中概率的一个重要因素，不合适的射击参数导致鱼雷命中概率降低，影响仿真试验的逼真性。目前有关鱼雷射击参数的理论方法很多，但大多数是基于反三角函数求解，其值域范围与射击角度无法完全对应，可能存在多解问题，缺少快捷判别方法；不同制导类型的鱼雷计算方法不通用，且单射、齐射等不同鱼雷射击方式，计算方法也不相同，难以实现统一仿真计算。基于此背景，急需一种适用于不同制导类型、不同射击方式鱼雷射击参数计算方法，解决计算方法不通用、效率低的问题，为某舰船武器系统仿真环境研制及试验、水下攻防作战研究提供支撑。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法，包括以下步骤：
1)确定射击鱼雷类型和鱼雷射击方式，所述鱼雷类型包括直航鱼雷、声自导鱼雷和尾流自导鱼雷；所述鱼雷射击方式包括单射、扇面齐射和平行齐射；
2)建立鱼雷射击参数解算模型和速度矢量通用解算模型，所述解算模型包括：提前角通用解算模型、齐射散角通用解算模型；
所述提前角通用解算模型具体如下：
Figure BDA0002114799160000021
[x1,y1,z1]T＝Vm×Vt   (2)
Figure BDA0002114799160000022
其中，M为目标舰船的初始位置，T为潜艇发射鱼雷的初始位置，MT为目标舰船到鱼雷指向矢量，VT为鱼雷的速度矢量，Vm为舰船的速度矢量，舰船速度与鱼雷速度比为m＝|Vm|/|VT|，θm为鱼雷相对舰船速度方向舷角，
Figure BDA0002114799160000023
为鱼雷发射方向相对目标方位的提前角，[x1,y1,z1]为矢量叉乘结果对应的三维坐标；
式(2)矢量叉乘法则判断θm的正负：当z1＞0时，判定θm＞0；当z1＜0时，判定θm＜0，取θm＝-θm；
所述速度矢量通用解算模型具体如下：
设齐射鱼雷枚数为N，第i枚鱼雷的提前角为
Figure BDA0002114799160000031
速度矢量为Vt(i)，对应的欧拉旋转矩阵为Rz1(i)；
Figure BDA0002114799160000032
Figure BDA0002114799160000033
Vt(i)＝|Vt(i)|·Rz1(i)·(-MT/|MT|)   (6)
当鱼雷枚数N＝1时，为单射鱼雷速度矢量通用解算模型，当N≥2时，为齐射鱼雷速度矢量通用解算模型；
所述齐射散角通用解算模型具体如下：
Figure BDA0002114799160000034
Figure BDA0002114799160000035
d＝kdz   (9)
Figure BDA0002114799160000036
Figure BDA0002114799160000037
其中，θ为鱼雷扇面齐射通用求解模型中心线进入角，dz为相邻两枚鱼雷齐射最大命中间隔，Lm为目标舰船的长度为，k为齐射散角优化系数，ST为齐射鱼雷中心线航程，α为鱼雷齐射相邻鱼雷展开散角；
3)针对不同自导类型的鱼雷，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷射击参数；针对不同鱼雷射击模式，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷速度矢量。
本发明产生的有益效果是：本发明方法计算效率高，本发明模型中所有角度的正负取值按顺时针为负、逆时针为正的原则确定，同时采用矢量法则求解反三角函数，减少了求解判断的计算量。以此为基础，建立了通用模型求解鱼雷射击参数以及鱼雷速度矢量，降低了模型的复杂度，提高了仿真的计算效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的鱼雷单射示意图；
图2是本发明实施例的鱼雷齐射示意图；
图3是本发明实施例的直航鱼雷平行齐射示意图；
图4是本发明实施例的声自导鱼雷单射示意图；
图5是本发明实施例的声自导鱼雷扇面齐射示意图；
图6是本发明实施例的声自导鱼雷平行齐射示意图；
图7是本发明实施例的尾流导鱼雷单射示意图；
图8是本发明实施例的尾流自导鱼雷平行齐射示意图；
图9是本发明实施例的直航鱼雷单射目标舷角-命中概率对应图；
图10是本发明实施例的直航航鱼雷单射齐射散角系数-命中概率对应图；
图11是本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图11所示，一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法，包括以下步骤：
1)确定射击鱼雷类型和鱼雷射击方式，所述鱼雷类型包括直航鱼雷、声自导鱼雷和尾流自导鱼雷；所述鱼雷射击方式包括单射、扇面齐射和平行齐射；
2)建立鱼雷射击参数解算模型和速度矢量通用解算模型，所述解算模型包括：提前角通用解算模型、齐射散角通用解算模型；
所述提前角通用解算模型具体如下：
Figure BDA0002114799160000051
[x1,y1,z1]T＝Vm×Vt   (2)
Figure BDA0002114799160000061
潜艇对舰艇发射鱼雷示意图的如图1所示，其中，M为目标舰船的初始位置，T为潜艇发射鱼雷的初始位置，MT为目标舰船到鱼雷指向矢量，VT为鱼雷的速度矢量，Vm为舰船的速度矢量，舰船速度与鱼雷速度比为m＝|Vm|/|VT|，θm为鱼雷相对舰船速度方向舷角，
Figure BDA0002114799160000062
为鱼雷发射方向相对目标方位的提前角，[x1,y1,z1]为矢量叉乘结果对应的三维坐标；
式(2)矢量叉乘法则判断θm的正负：当z1＞0时，判定θm＞0；当z1＜0时，判定θm＜0，取θm＝-θm；
所述速度矢量通用解算模型具体如下：
设齐射鱼雷枚数为N，第i枚鱼雷的提前角为
Figure BDA0002114799160000063
速度矢量为Vt(i)，对应的欧拉旋转矩阵为Rz1(i)；
Figure BDA0002114799160000064
Figure BDA0002114799160000065
Vt(i)＝|Vt(i)|·Rz1(i)·(-MT/|MT|)   (6)
当鱼雷枚数N＝1时，为单射鱼雷速度矢量通用解算模型，当N≥2时，为齐射鱼雷速度矢量通用解算模型；
所述齐射散角通用解算模型具体如下：
Figure BDA0002114799160000071
Figure BDA0002114799160000072
d＝kdz   (9)
Figure BDA0002114799160000073
Figure BDA0002114799160000074
其中，如图2所示，θ为鱼雷扇面齐射通用求解模型中心线进入角，dz为相邻两枚鱼雷齐射最大命中间隔，Lm为目标舰船的长度为，k为齐射散角优化系数，ST为齐射鱼雷中心线航程，α为鱼雷齐射相邻鱼雷展开散角；
3)针对不同自导类型的鱼雷，采用步骤2)建立的通用计算模型计算求解鱼雷射击参数；针对不同鱼雷射击模式，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷速度矢量。
针对不用制导类型鱼雷，有利提前角、齐射散角等射击参数的计算过程略有差别，具体过程如下：
1)直航鱼雷
单射使用条件：用式(1)至式(11)解算(取N＝1)；
Figure BDA0002114799160000081
Figure BDA0002114799160000082
d＝kdz   (9)
Figure BDA0002114799160000083
Figure BDA0002114799160000084
扇面齐射使用条件：用式(1)至式(11)解算(取N≥2)。
平行齐射使用条：用式(1)至式(11)解算(取N≥2，用式(12)至式(14)替换式(10)、式(11))
Figure BDA0002114799160000085
Figure BDA0002114799160000086
Figure BDA0002114799160000087
其中，St为平行齐射展开段航程，t1为展开段时间，ψi为第i枚鱼雷二次转角，展开散角α可取大于20°，如图3所示。
2)声自导鱼雷单射
单射使用条件：由式(1)至式(11)求解((取N＝1，用式(15)至式(17)替换式(3))。
Figure BDA0002114799160000091
Figure BDA0002114799160000092
Figure BDA0002114799160000093
其中，K为形心系数，β为形心和鱼雷相对目标夹角，r为声自导鱼雷制导扇面探测半径，λ为声自导鱼雷自导扇面半开角，如图4所示，上述提前角采用形心法求解。
扇面齐射使用条件：由式(1)至式(11)求解(取N≥2，用式(15)至式(17)替换式(3)，式(18)替换式(8)，式(19)替换式(11))，如图5所示。
dz＝2rsinλ   (18)
α＝2arcsin(d/2ST)   (19)
平行齐射使用条件：由式(1)至式(11)求解(取N≥2，用式(15)至式(17)替换式(3)，式(18)替换式(8)，式(12)至式(14)替换式(10)、式(11))，如图6所示。
3)尾流自导鱼雷单射
单射使用条件：由式(1)至式(11)求解((取N＝1，用式(20)至式(24)替换式(3))，如图7所示。
|SM|＝K1(CAVm+Lm)-Lm   (20)
Figure BDA0002114799160000101
Figure BDA0002114799160000102
Figure BDA0002114799160000103
Figure BDA0002114799160000104
其中：S为尾流瞄准点，K1为瞄准点比例系数，CA为与海况及尾流自导检查能力有关的常数，Lm为目标舰船的长度，θ′m取值正负与θm相同，ST为目标到鱼雷指向矢量。
平行齐射使用条件：由式(1)至式(11)求解(取N≥2，用用式(20)至式(24)替换式(3)，式(25)替换式(8)，式(12)至式(14)替换式(10)、式(11))，如图8所示。
dz＝Lm+|Vm|·TSX   (25)
其中，Lm为舰艇长度，TSX为蛇行间隔时间。
4)命中概率计算-本发明模型的效果验证：
鱼雷命中条件模型
a)直航鱼雷：鱼雷命中舰船的几何长度，即鱼雷中心横坐标、纵坐标与舰船中心横坐标、纵坐标间距离分别小于舰船横向宽度的一半、纵向长度的一半；鱼雷实际航程小于鱼雷极限航程。
b)声自导鱼雷：鱼雷声自导开机后，如果目标处于鱼雷自导扇面内，则舰船被鱼雷捕获；鱼雷实际航程小于鱼雷极限航程。
c)尾流自导鱼雷：鱼雷进入尾流距离、进入角分别介于舰艇有效尾流下限与上限、进入角下限与上限之间；鱼雷实际航程小于鱼雷极限航程。
命中概率计算过程：
4.1)采用蒙特卡洛大样本仿真，确定仿真次数Num＝10000次。
4.2)确定随机变量：一次转角误差σω1≤2°，二次转角误差σω2≤2°，鱼雷速度误差σVt≤2kn，舰船速度误差σVm≤1kn，舰船航向误差σθm≤4°，舰船距离误差σTM≤1Cab。
4.3)对Num次射击进行蒙特卡洛大样本仿真，按照1.3鱼雷命中条件统计鱼雷命中舰艇次数Num_success。
4.4)按照P命中＝Num_success/Num计算鱼雷命中概率。
4.5)改变部分射击参数取值，重复步骤a)-d)，可分析射击参数对鱼雷命中概率的影响，选取最优射击参数。
在某特定态势下，以尾流自导鱼雷平行齐射为例，应用本方案计算方法计算结果如下：
Figure BDA0002114799160000121
Figure BDA0002114799160000131
在某特定态势下，以直航鱼雷平行齐射为例，在不同鱼雷射击距离和不同齐射散角优化系统条件下，应用本发明计算方法计算结果如图9、图10。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种鱼雷射击参数通用计算及分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)确定射击鱼雷类型和鱼雷射击方式，所述鱼雷类型包括直航鱼雷、声自导鱼雷和尾流自导鱼雷；所述鱼雷射击方式包括单射、扇面齐射和平行齐射；
2)建立鱼雷射击参数解算模型和速度矢量通用解算模型，所述解算模型包括：提前角通用解算模型、齐射散角通用解算模型；
所述提前角通用解算模型具体如下：
Figure FDA0002114799150000011
[x1,y1,z1]T＝Vm×Vt            (2)
Figure FDA0002114799150000012
其中，M为目标舰船的初始位置，T为潜艇发射鱼雷的初始位置，MT为目标舰船到鱼雷指向矢量，VT为鱼雷的速度矢量，Vm为舰船的速度矢量，舰船速度与鱼雷速度比为m＝|Vm|/|VT|，θm为鱼雷相对舰船速度方向舷角，
Figure FDA0002114799150000013
为鱼雷发射方向相对目标方位的提前角，[x1,y1,z1]为矢量叉乘结果对应的三维坐标；
式(2)矢量叉乘法则判断θm的正负：当z1＞0时，判定θm＞0；当z1＜0时，判定θm＜0，取θm＝-θm；
所述速度矢量通用解算模型具体如下：
设齐射鱼雷枚数为N，第i枚鱼雷的提前角为
Figure FDA0002114799150000021
速度矢量为Vt(i)，对应的欧拉旋转矩阵为Rz1(i)；
Figure FDA0002114799150000022
Figure FDA0002114799150000023
Vt(i)＝|Vt(i)|·Rz1(i)·(-MT/|MT|)      (6)
当鱼雷枚数N＝1时，为单射鱼雷速度矢量通用解算模型，当N≥2时，为齐射鱼雷速度矢量通用解算模型；
所述齐射散角通用解算模型具体如下：
Figure FDA0002114799150000024
Figure FDA0002114799150000025
d＝kdz                        (9)
Figure FDA0002114799150000026
Figure FDA0002114799150000027
其中，θ为鱼雷扇面齐射通用求解模型中心线进入角，dz为相邻两枚鱼雷齐射最大命中间隔，Lm为目标舰船的长度为，k为齐射散角优化系数，ST为齐射鱼雷中心线航程，α为鱼雷齐射相邻鱼雷展开散角；
3)针对不同自导类型的鱼雷，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷射击参数；针对不同鱼雷射击模式，采用步骤2)建立的通用计算模型求解鱼雷速度矢量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111076626A (zh) * 2019-12-18 2020-04-28 中国船舶重工集团有限公司第七一0研究所 一种水雷对大方位角度目标主动打击控制系统
CN112859055B (zh) * 2021-01-13 2023-07-07 西北工业大学 基于蒙特卡罗方法和形心法的声自导鱼雷有利提前角修正方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1596361A (zh) * 2001-11-28 2005-03-16 福图尔特克股份公司 带一体式自炸装置的穿透力和侧向作用强的发射弹
CN104331608A (zh) * 2014-10-22 2015-02-04 中国船舶重工集团公司第七〇五研究所 一种自导鱼雷实航态势数据融合分析方法
CN107729679A (zh) * 2017-11-03 2018-02-23 中国船舶工业综合技术经济研究院 大型水面舰船生命力易损性评估方法及分析模型
CN108917473A (zh) * 2018-06-28 2018-11-30 南京理工大学 一种鱼雷最佳攻击提前角的建模方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1596361A (zh) * 2001-11-28 2005-03-16 福图尔特克股份公司 带一体式自炸装置的穿透力和侧向作用强的发射弹
CN104331608A (zh) * 2014-10-22 2015-02-04 中国船舶重工集团公司第七〇五研究所 一种自导鱼雷实航态势数据融合分析方法
CN107729679A (zh) * 2017-11-03 2018-02-23 中国船舶工业综合技术经济研究院 大型水面舰船生命力易损性评估方法及分析模型
CN108917473A (zh) * 2018-06-28 2018-11-30 南京理工大学 一种鱼雷最佳攻击提前角的建模方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘鑫 ; 唐献平 ; 初磊 ; 邱琦绩 ; .舰载声自导鱼雷双雷平行齐射射击参数优化仿真研究.鱼雷技术.2010,(第05期),全文. *

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