海洋高速拖曳系统的流体动力分析

本文的主要目的是建立海洋拖曳系统的一般性模型,并与实船拖曳系统的测量结果进行比较,以验证其精确性。与其它的计算机缆模型不同的是,本模型即包含了拖体,也包含了拖线、模型完全是一般性质的,可以用直角坐标（向前拖动）或柱坐标（定常回转）系统来预报拖曳系统三维定常状态的性能行为。利用实船拖曳系统的仪器测试数据对模型进行了校正。校正研究的结果表明,本模型可以在工程精度范围内预报拖曳系统的性能（拖体方位和力、拖线的空间构形和张力分布等）。     

拖曳系统静态构型的快速算法

该文针对拖曳系统匀速运动的特点 ,提出了一种可快速确定系统参数的计算方法 :在拖曳系统静态构型计算过程中 ,略去时间对运动的影响 ,将偏微分方程转化为常微分方程 ,对常微分方程作差分运算 ,可转化为非线性方程。从而避免了繁琐的积分运算 ,提高运算的效率。利用这种算法于初步设计阶段快速确定系统的参数 ,以能满足系统设计要求。     

水下拖曳系统水动力特性的计算流体力学分析

提出了一种新型的水下拖曳系统三维水动力数学模型。在该模型中拖曳缆绳的控制方程由Ablow andSchechter模型给出,Gertler and Hargen的水下运载体六自由度运动方程被用来描述拖曳体的水动力状态。通过对拖曳缆绳和拖曳体的控制方程在连接点处进行边界条件耦合,从而构成整个拖曳系统的水动力数学模型。在研究中,拖曳系统的水动力数学模型通过时间与空间的中心差分方程来逼近,每一时刻拖曳体所受的水动力通过求解Navier-Stokes方程得到。所提出的模型特别适用于拖曳体为非回转体、非流线型的主体,或必须考虑拖曳体各组成部分的水动力相互影响的情况。计算结果与相应的实验室样机试验结果的比较表明,所提出的模型可以有效地预报拖曳系统的水动力特性。利用所提出的水动力模型,对华南理工大学提出的自主稳定可控制水下拖曳体在实际海况下的数值模拟结果显示,所分析的拖曳体具有良好的运动与姿态稳定性,是一种值得开发研究的新型水下拖曳体。     

船—缆拖曳系统操纵性能分析

为获取拖船在拖曳时的操纵性的变化规律。文章采用MMG船舶运动数学模型的建模思想,建立了六自由度拖船运动数学模型,采用有限差分法,建立了拖缆模型。然后,在此基础上建立将船-缆耦合起来以形成整个系统的运动数学模型,并分别采用龙格库塔方法对船舶运动积分求解,采用后向差分法对拖缆运动进行求解。通过对比仿真计算分析了水面拖船在拖带过程中的加速性能、旋回性能及偏转抑制性能。仿真结果表明在拖船与拖缆的相互影响下,拖船的加速性能和旋回性能有所下降而偏转抑制性能有所增强。     

拖曳式试验系统拖缆平台振动测试与分析

工程应用中,拖曳式试验系统拖缆平台存在明显的振动现象,振动产生的辐射噪声会对环境声场产生影响.基于拖缆平台的结构及运行原理,分析其内部的主要激励源,并进行现场振动测试.测试试验对平台支柱、绞车系统和隔振装置的振动信号进行了测量和分析,结果表明,平台支柱存在一定程度的振动,绞车机架振动主要由传动装置激励产生,隔振螺栓隔振效果不佳.测试数据及结果可为系统在工程应用中的优化设计和振动控制提供参考.     

拖曳式试验系统拖缆平台振动测试与分析

工程应用中,拖曳式试验系统拖缆平台存在明显的振动现象,振动产生的辐射噪声会对环境声场产生影响。基于拖缆平台的结构及运行原理,分析其内部的主要激励源,并进行现场振动测试。测试试验对平台支柱、绞车系统和隔振装置的振动信号进行了测量和分析,结果表明,平台支柱存在一定程度的振动,绞车机架振动主要由传动装置激励产生,隔振螺栓隔振效果不佳。测试数据及结果可为系统在工程应用中的优化设计和振动控制提供参考。     

基于虚功原理的复杂水下拖曳系统稳态模型

为解决缆索中间存在大部件的复杂水下拖曳系统建模问题,将其简化为质心和铰接点多点受力的刚性杆结构,基于虚功原理建立系统的稳态动力学方程.详细分析了系统的虚位移关系和杆段的流体阻力算法,推导出矩阵形式的数学模型表达式,形式简洁,意义明确,便于求解.求解该非线性方程组,得到系统的欧拉角稳态位形.仿真计算结果表明,该模型能较好吻合实际情况,准确反映系统结构变化对稳定姿态的影响,有效解决带中间部件系统的稳态计算问题.     

用于海洋多参数剖面测量的拖曳系统

介绍一种用于海洋多参数剖面测量的拖曳系统及其设计,系统通过控制拖体机翼的攻角变化能做波浪式运动,与集成在拖体内传感器一起,对海洋剖面进行多参数测量。它的实施能提高船舶现场监测能力。     

拖曳式海底电缆埋设系统作业监测与导航

通过ML系列海底电缆埋设系统上的大量应用和改进,开发了用于拖曳式海底电缆埋设系统作业的综合监测导航系统VMS-UCBS,从拖体位姿、拖曳状态、电缆受力状态、埋设状态、水下定位等方面分析了海底埋缆作业的需求和VMS-UCBS采取的技术对策,并从虚拟监控和导航定位等方面,介绍了监控导航软件的设计细节。     

计及空气介质的水下拖曳系统运动模型及其数值计算

为进一步提高水下拖曳系统运动仿真的准确性,本文建立了计及空气介质的拖曳系统运动模型,并提出了改进的有限差分方法来保证数值计算时的稳定性.仿真和试验表明,考虑空气介质后将进一步改善拖曳张力和缆形的计算精度,以及提高对双拖安全性分析的准确性.     

水下拖体和拖缆运动模型研究探讨

水下拖体运动研究是水下拖曳系统研制的重要内容。文章结合工程实际,基于Newton-Euler方法建立了水下拖体的运动模型,基于有限差分法建立了拖缆的运动模型,在此基础上结合拖缆运动的边界条件建立了系统的运动模型,并给出了相应的仿真算例。从仿真结果可以看出,通过该运动模型,可以很好地研究水下拖体受拖船干扰下的运动情况。该模型的建立对水下拖曳系统的研制来说有重大的参考价值。     

水下拖曳体自主布放回收装置设计与研究

为了保证搭载于水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle)的水下拖曳体(Underwater Towed Vehicle)能够正常工作,并且能够自主布放和回收水下拖曳体,设计了一种基于无人水面艇的水下拖曳体自主布放回收装置。该装置主要包括绞车、液压系统、滑台、滑轨、起升架以及其他辅助机构,通过液压驱动绞车实现缆绳的收放,通过液压缸驱动起升架、滑轨和滑台实现3级布放回收。整套装置采用液压驱动,滑道式布放回收,该自主布放回收装置可靠性高,占用甲板空间小,满足无人条件下作业,提高了工作效率,工程应用价值高。     

拖曳通信平台系统技术探讨

拖曳通信平台系统是潜艇在水下安全深度航行时与外界交换信息的有效手段.主要介绍平台系统的工作原理、系统组成、关键技术及实现思路、研究现状与展望.     

拖曳系统运动传递计算

由母船、拖缆和拖体构成的拖曳系统,在拖航作业中,母船受风浪扰动发生升沉和纵摇运动,水面扰动沿缆传递至拖体,影响探测设备性能。文中研究的合理简化的母船波浪运动预报模型、结合已有的拖缆动力学计算模型耦合拖体空间运动模型,构造衔接条件和转换关系式,建立较为完整的水下拖曳系统运动传递模型。编制相应计算程序,计算了二段式拖曳方式对扰动的传递,归纳其扰动传递特性。表明该模型可应用于拖曳运动稳定的设计分析。     

沿底定深拖曳系统运动仿真

主要研究分析沿底定深拖曳系统的拖体机动性,通过建立沿底定深拖曳系统的数学模型,采用运动仿真计算分析的方法,验证了沿底定深拖曳系统有足够的定深能力和避障能力,但在实际应用中还需要采取辅助手段来提高避障高度.     

船舶拖曳潜体回转和收放作业仿真

为了对潜体拖曳系统的运动进行预判,并能快速且正确地得到船舶拖曳的潜体在水下不同时刻的位置和缆绳形态图,采用改进的集中质量法对拖曳系统进行数学建模,模拟水下拖曳系统不同工作状态下的运动形态,并对潜体的回转作业和收放作业进行简化.结果显示:水下拖曳潜体做回转运动时,拖曳潜体系统形成闭合的圆形回路;做收放运动时,拖曳系统随着时间的增加长度逐渐增加,从而完成潜体的收放操作.通过对海上船体拖曳系统运动规律的预测,以及对拖体拖曳系统的直航、回转和收放工况的研究,得到了拖曳系统的缆形的实时分布,以及潜深和拖曳潜体系统最大拉力之间的大小对应关系.     

水下锚系动基座发射系统动力学数学建模

深入研究了水下动基座发射导弹在海流作用下和发射过程中动力学系统的动力学问题。建立了水下锚系发射导弹动力学系统在海流作用下点火发射过程完整的数学模型。最后的算例表明开盖过程对导弹发射前的初始状态有影响,海流的作用将会引起发射平台发射前初始姿态和位置的改变。