艦艇會和問題

數(shù)學(xué)建模論文

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艦艇會和問題

摘要：

當(dāng)艦艇執(zhí)行完任務(wù)會合航母時，需要采取合適的航行方向與航母會和，可以用坐標(biāo)系解決這類問題。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，航空母艦被視為一個國家海軍力量的象征，航空母艦戰(zhàn)斗群是以大型航母為核心，集海軍航空兵、水面艦艇和潛艇為一體，是空中、水面和水下作戰(zhàn)力量高度聯(lián)合的?？找惑w化機(jī)動作戰(zhàn)部隊(duì)，具有靈活機(jī)動、綜合作戰(zhàn)能力強(qiáng)、威懾效果好等特點(diǎn)，可以在遠(yuǎn)離軍事基地的廣闊海洋上實(shí)施全天候、大范圍、高強(qiáng)度的連續(xù)作戰(zhàn)。但是航空母艦本身的防御力比較弱，所以航空母艦戰(zhàn)斗群集合了其他的的艦船來互相配合，航空母艦戰(zhàn)斗群一般包括有巡洋艦、驅(qū)逐艦、反潛艦、補(bǔ)給艦、潛艇等等。

在實(shí)際中航空母艦戰(zhàn)斗群往往也會派遣其一些護(hù)衛(wèi)艦來執(zhí)行其他的一些任務(wù)，在任務(wù)完成后，護(hù)衛(wèi)艦要及時與航空母艦戰(zhàn)斗群集合。

通過計(jì)算得出最佳航行方向后既可以節(jié)約航行時間、又可以節(jié)省燃料。若是作戰(zhàn)時刻更可以搶占先機(jī)、更能保障作戰(zhàn)獲勝！

關(guān)鍵詞：

艦艇會和、最佳航行方向、坐標(biāo)系、快速任務(wù)、計(jì)算簡單

正文：

1、問題提出

某航空母艦派其護(hù)衛(wèi)艦搜尋其跳傘的飛行員，護(hù)衛(wèi)艦找到飛行員后、航空母艦告訴其航速和方向，護(hù)衛(wèi)艦應(yīng)怎樣航行才能與航母會和。

2、符號及模型假設(shè)

A:航母

θ1:航母航行方向

b:航母的初始位置

B:護(hù)衛(wèi)艦

θ2:艦艇的航行方向

-b:表示艦艇的初始位置

P:表示航母和艦艇的會和位置

V1:航空母艦的速度

V2:護(hù)衛(wèi)艦的速度

3、建立模型

根據(jù)題意可建立如下坐標(biāo)系：

P(x,y)

A(0,b)

X

Y

B(0,-b)

O

護(hù)衛(wèi)艦

θ1

θ24、模型分析與計(jì)算

設(shè)V2/

V1=a通常a>1

若艦艇要與航母會和由圖可知：

即：

化簡得：

令

則上式可化簡為：

又題意可知：航母和艦艇的航速、航行方向和b的值已知，根據(jù)方程即可求出x、y和艦艇航行方向。

有上述方程解得：

x=

y=

=

5、檢驗(yàn)

從上述計(jì)算方法可以看出，此方法沒有考慮過多的環(huán)境因素，如風(fēng)向、風(fēng)速、額定船速與實(shí)際船速的不同、變道等等的問題。因此此方法在運(yùn)用于實(shí)際問題時要結(jié)合環(huán)境因素?fù)Q算成速度

由數(shù)學(xué)方程式可以看出時間和角度全部由護(hù)衛(wèi)艦的速度和兩船的距離決定，只要速度和距離是定值那么能夠會和就只有一個解。若戰(zhàn)斗時快速的反應(yīng)出角度，那么護(hù)衛(wèi)艦就能準(zhǔn)確的與航母戰(zhàn)斗群集合，形成完善的戰(zhàn)斗力，從而快速搶占先機(jī)，保障作戰(zhàn)任務(wù)的準(zhǔn)確快速實(shí)施。

6、推廣展望

此類模型簡單，計(jì)算容易，沒有太大難度，是會和問題比較常見的解決方法。它的使用范圍可以由海上延伸至空中，如，戰(zhàn)斗機(jī)群的會和，戰(zhàn)斗機(jī)快速保護(hù)轟炸機(jī)，殲擊機(jī)迅速攔截入侵?jǐn)硻C(jī)，空對地的快速援助或打擊，甚至可以用來自然災(zāi)害時快速營救傷員的一個方案。不過因?yàn)槠渌h(huán)境因素考慮欠缺只能作為最基礎(chǔ)的方案之一且中途不得有障礙物。

此課題可以在加上各種因素后變成一個值得深入探討的模型，并產(chǎn)生各種可能的方案，且各種方案各有利弊，從而在解決實(shí)際問題中更有針對性，比如道路追蹤逃犯，快遞追貨等等