潜标抗漂移布放技术

对潜标定位布放中的抗漂移技术进行研究。在满足总浮力需求的前提下,从提高回收可靠性的角度出发,针对4种潜标结构方案,采用集中质量法建立潜标的数学模型,对比分析浮力部件、海流速度和海床底质对水平漂移量的影响。仿真结果表明:增加浮力部件会增大水平漂移量,而改变浮力部件的安装位置对水平漂移量的影响较小;海流速度越大,潜标在水平方向上的漂移量就越大,在布放潜标时,需考虑当地的海流速度;海床底质对峰值张力和稳态张力的影响较小,但在触底过程中,缆索交替出现松弛和张紧现象,海床刚度越大,振动幅度和频率就越大。     

深海潜标多螺旋桨推力姿态控制仿真

海洋潜标上搭载的环境监测设备和仪器对潜标姿态提出了不同的要求,针对潜标在水平流的作用下产生纵倾和横倾时的姿态主动控制问题,化简潜标空间运动的非线性数学模型为2个垂直面运动模型,基于该解耦模型,采用多螺旋桨推力为控制量,提出了一种基于输入输出线性化的状态反馈姿态控制律,并编制Matlab程序进行仿真。结果表明,该控制律能够将处于不同海流流向下的深海潜标的姿态控制到参考姿态。     

深海潜标多螺旋桨推力姿态控制仿真

海洋潜标上搭载的环境监测设备和仪器对潜标姿态提出了不同的要求,针对潜标在水平流的作用下产生纵倾和横倾时的姿态主动控制问题,化简潜标空间运动的非线性数学模型为2个垂直面运动模型,基于该解耦模型,采用多螺旋桨推力为控制量,提出了一种基于输入输出线性化的状态反馈姿态控制律,并编制Matlab程序进行仿真。结果表明,该控制律能够将处于不同海流流向下的深海潜标的姿态控制到参考姿态。     

水下浮筒对于深水系泊缆静态特性的影响

依据集中质量法建立缆绳力学模型,分析了浮筒净浮力大小、位置以及海流力对缆绳构型和静态张力的影响程度。研究结果表明:水下浮筒可有效降低系泊载荷与预张力,提高缆绳水平回复刚度,但可能导致缆绳最大张力位置的改变,此外浮筒净浮力与位置均存在最优值,浮筒所承受的海流力对于缆绳静力特性的影响非常有限。     

两模块半潜平台波浪漂移力的频域分析

波浪漂移力对半潜平台系泊系统的设计十分重要,为了研究不同水深、不同浪向下两模块半潜平台受到的平均漂移力,文章利用势流理论及波浪绕射/辐射理论对两模块半潜平台所处流场的速度势进行了分析。并应用近场法求解了两模块半潜平台所受到的平均漂移力,对不同水深、不同浪向下半潜平台模块的平均漂移力进行了对比分析,并与单模块半潜平台受到的平均漂移力进行了对比。研究结果表明,半潜平台模块间的水动力干扰对半潜平台模块受到的平均漂移力有较大的影响;水深吃水比大于5时不同水深条件下得到的平均漂移力与无限水深条件下的结果基本相同,当水深吃水比小于5时水深对平均漂移力的影响较为显著,此时随着水深变浅半潜平台的平均漂移力与无限水深条件下的差异增大;中高频段半潜平台的平均漂移力对浪向角的改变较为敏感。     

缆控布放大型负浮力潜器稳态仿真

采用集中质量法建立缆绳稳态分析模型,对不同海流、潜器负浮力和推进器推力下的缆索系统进行了仿真分析.结果表明,高海流环境下潜器的水下偏移距离可达数百米.在大深度布放时,缆绳受到的海流力远大于潜器的受力,潜器阻力优化对提高布放精度的改善有限.增大负浮力可显著减小水下偏移量,但是随着负浮力的增加,其效益递减.潜器偏移量随着推进器推力的增加线性减小,通过插值得到了回到布放点所需的推进器推力,作为推进系统的设计输入.在推动潜器回到布放点的过程中,缆绳张力变化微小,垂向距离海底高度始终在30m以上,具有较大的安全范围.     

潜用平台惯导陀螺漂移估计的新方法

为保证潜艇隐蔽性,满足高精度导航要求,设计了一种针对潜用平台惯导的陀螺漂移估计新方法。简要分析了陀螺漂移对惯导系统误差的影响;基于舒拉振荡周期,利用间断获得的外测信息建立惯导系统短时速度、位置误差模型并进行不确定度评估;采用Kalman滤波对陀螺漂移作了事后估计。仿真验证结果表明,建立的速度、位置误差模型可信度高。尽管该方法无法满足实时性要求,但可较为准确地估计出北向陀螺常值漂移以及水平误差失调角,有效抑制后续经度误差发散现象,提高了导航精度。     

水下滑翔机浮力调节系统研制

[目的]浮力调节系统是控制水下滑翔机潜浮状态及滑翔速度的关键组件。为了深入研究浮力调节系统,[方法]通过对水下滑翔机及其浮力调节系统的理论分析和CFD计算,以获得浮力调节量这一重要的设计参数。研制了具有出油和回油两通路的浮力调节系统、采用高压柱塞泵实现在深水环境下向外出油、低能耗齿轮泵实现在浅水环境下回油的浮力调节系统。在不同压力环境下对出油和回油特性及其能耗进行实验测试。[结果结果]结果表明:在2.5 MPa压力环境下,浮力调节系统出油过程正常;在大气压力环境下,浮力调节系统的回油过程正常,所研制的实验装置可模拟水下滑翔机实际运行环境的海洋压力。[结论]研制工作可为浮力调节系统的工程应用提供有益参考。     

海流作用下潜水器运动仿真研究

深海潜水器仿真模拟器成为预报深海潜水器运动的有效工具。深海作业环境复杂,深潜器常常受到海流的干扰作用,本文以某深海潜水器为研究对象,建立海流作用下的深海潜水器运动方程。在仿真过程中,通过MFC对话框可输入干扰海流的信息,从而可模拟研究深潜器在实际航行中遇到海流的运动响应。本文对海流干扰下的直航运动和回转运动进行仿真,通过和无海流工况下的运动进行比较,可以看出海流对横向运动影响较大,为避免横向漂移,深海潜水器顶流航行,可降低海流的影响;海流干扰下的回转轨迹相对静水中产生了较大的横移,但海流对回转直径的影响不显著。该研究可为实际操纵提供参考,具有一定的工程意义。     

Hypack软件在布放深水潜标中的应用

阐述Hypack软件协助导航布放6000m深水潜标的使用方法、具体操作步骤,并以西太平洋深海潜标布放为实例,详细描述使用Hypack软件协助布放6000m深水潜标的操作方法,为深水潜标的布放提供重要参考。     

环境载荷对自升式钻井平台动力响应的影响

为了研究海流载荷、波浪载荷、风载和浮力等环境载荷对自升式钻井平台力学响应的影响,进行了某平台在自存工况和作业工况下的数值分析。分别采用等效梁单元、梁单元、线性弹簧单元和线弹性基础模型来模拟船体、桩腿、船体-桩腿和桩靴-土壤。应用Stokes fifth-order波浪理论模拟水质点的运动规律,得到平台的响应特性。考察了各种环境载荷对平台数值计算结果的影响。结果表明:在自升式平台建模过程中,须要考虑浮力的作用,还应特别关注风载的影响,其次是海流载荷,最后是波浪载荷。     

带缆水下机器人转首控制及水动力分析

将缆绳模型与6自由度模型耦合,构建带缆水下机器人数学模型,并通过重叠网格和滑移网格技术模拟机器人的运动和导管螺旋桨的旋转运动。在不同海流作用下对受导管螺旋桨控制的带缆水下机器人转首运动、导管螺旋桨推力特性与海流速度的关系、缆绳受力和机器人水动力性能等进行了分析。数值模拟结果表明,在低海流速度下,带缆水下机器人在导管螺旋桨控制下能完成转首运动,导管螺旋桨的推力会受到海流速度和机器人姿态显著的影响;海流速度对机器人水动力载荷和缆绳的合力也有显著的影响。     

基于半潜船型的多功能浮力舱技术

为增强半潜类型船(包括半潜船和半潜维修船等)的潜浮装卸能力、海上现场抢修的适应性以及服务多样性,提高其潜浮装卸待修故障船舶或大型海洋工程装备的安全性,提出了一种与其配套的多功能浮力舱技术设计。介绍了这一新型多功能浮力舱的设计方案,计算其增大半潜类型船浮力与压载的能力,并指出深入研究的方向。     

基于蒙特卡洛法的海上漂移模型研究

海上搜救区域的确定一直是海上搜救的核心内容。以海上漂移人员为研究对象,在综合考虑漂移位置的多重影响因素下,计算海风、海流、风生流等对搜寻目标的偏移,提出了漂移模型,并编写计算机辅助程序进行蒙特卡洛仿真得到其漂移轨迹和最可能的区域。经过实例验证,该模型能够有效提高搜救的准确性和实效性。     

海洋潜标系统布放动力学分析

布放是浮标系统投入使用前的一个关键的作业过程。研究海洋潜标系统布放过程中的水动力特性,对安全顺利地实现布放有重要的意义。考虑海洋潜标系统各部分的水动力作用和系留索的弹性变形,通过时域模拟海洋潜标系统在500m水深海域的采用浮标先行投放法的布放过程,计算了海洋潜标系统布放过程中的动态响应,并分析了波高、作业船速度和系留索弯曲刚度对布放的影响。得到的结果表明：锚位会滞后于锚投放点;系留索曲率和有效张力的最值都出现在缆索与锚的连接段;锚触底时缆索瞬时张力达到峰值;系留索的弯曲刚度是影响布放的重要因素,随着弯曲刚度增大,锚位明显前移,系留索的有效张力峰值和曲率都会降低;波高和作业船速度的改变对于浮标系统布放的动态响应的影响幅度很小。     

超深水半潜式平台典型节点强度分析

半潜式钻井平台在水中漂浮作业,会受到多种载荷的影响,包括风、海流、波浪等载荷。对于在水中长期漂浮的结构物来说,最重要的是波浪载荷的作用。因此在强度分析时可以忽略风和海流的载荷作用,只考虑波浪载荷。基于三维势流理论和莫里森方程计算波浪载荷传递函数,并进行长期预报,确定一系列的设计波参数,对关键节点应力集中情况及应力分布情况进行深入分析,为半潜式平台的研究提供参考。     

基于海流速度和流向的水雷水中弹道建模与仿真

发射水雷时,由于水下环境的复杂性导致水雷的水中弹道要受到多种干扰因素的制约,为分析海流速度和方向对水雷水中运动状态的影响,针对水雷由鱼雷管水平发射出管,在解欧拉方程易出现奇异性而难以求解的问题上引入四元数法,建立基于四元数法的水雷在静水中的弹道模型;分析海流影响下的水雷水中弹道,建立基于海流的水雷水中的弹道模型。仿真水雷在不同流速、流向下的弹道,分析海流流向与水雷出管速度方向异同时,水雷在水中的运动规律和散布规律。实例表明,仿真结果与有关资料和实际获得的数据相吻合,可为部队执行布雷作战使用提供参考依据。     

水下滑翔机浮力系统的机理和调节性能

为掌握温差能驱动水下滑翔机浮力系统的调节性能,对浮力系统的工作机理和浮力调节部件的体积变化规律进行了动态分析.分析提供的数据和结果,为优化阀口的通流面积确定了具体方向,并保证了浮力调节系统达到设计的标准;获得的浮力调节时间长度数据为阀门闭合控制的动作设计提供了确切依据.     

增强半潜类型船潜浮作业能力的浮力舱技术方案

为了进一步挖掘半潜船型的潜力,增强其对重大件的适应性以及服务的多样性,提出了与半潜船型相配套的新型设备——多功能浮力舱。主要介绍了该多功能浮力舱的技术方案、使用方法与工作机理、有益效果等内容,并以半潜船为例,论证了配置多功能浮力舱对提高半潜船服务的多样性,增强对大型海洋工程装备等重大件进行潜浮装卸作业的适应性与安全性所发挥的有益效果。该配套新型装备可为半潜类型船服务与作业提供一种新方案,为我国海上支持保障体系建设发挥积极作用。     

弱感潮河段抛石漂移距现场试验研究

长江南京以下12. 5 m深水航道口岸直水道整治工程位于扬中河段,工程离岸远、水深大、水流实时变化、轴线长,潜堤施工抛石落点预测尚存在难题。在扬中河段开展涨、落潮条件下的抛石漂移距现场试验,获得涨、落潮条件下现场抛石漂移距公式,并应用于口岸直水道鳗鱼沙潜堤施工中。结果表明,抛石漂移距受潮流加速度影响,加速时段的漂移距大于匀速时段,减速时段的漂移距小于稳定时段,潮流加速度小于1. 5×10~(-3m)/s~2时,全潮流过程可采用统一漂移距系数0. 892;施工过程中群体抛石中值粒径单块石漂移距小于4. 5 m时,可采用群体抛石中值粒径来估算群体抛投平均漂移距,实测群抛抛石成堤断面与设计断面吻合较好。为弱感潮河段水上抛石落点精准预测提供依据。