水下拖体运动特性及计算法

拖体为满足所要求的性能，必须研究在一定拖曳特性，同时采用流体力学理论并确定准静计算法，动态计算法以及拖体的运动方程，此外还必须推算出有关的流体力系数，在此基础上，才能实现拖体系系统的良好设计。     

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。     

水下拖体在回转操纵中的运动仿真模拟

水下拖曳系统为各种内河航道工程,近海港口工程前期的勘探活动提供了一种有效途径,当要求对某个目标进行详细探测时,需要拖船进行回转机动操纵,因此拖体运动轨迹准确位置的预报关系到能否完成对目标的探测。文章采用凝集质量法建立水下缆-体系统模型,编制计算机程序,程序模拟了不同回转半径、不同拖速回转操纵下的拖船与拖体运动轨迹,分析了回转操纵中影响拖体稳态及拖体深度的参数。同时,计算机程序仿真模拟了一个"8"字形拖曳操纵,仿真算例与相关文献进行比较,结果表明此计算机程序具有一定工程实用价值。     

一种水下非均质拖曳线列阵动力学仿真方法及试验验证

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程。采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性。在此基础上,结合非均质线列阵实尺度模型,设计并开展湖中的实航拖曳试验,分析比较了试验数据与仿真结果。研究表明,本文提出的数学仿真方法有效可靠,可为水下非均质拖曳线列阵动力学特性分析提供一种有效的技术手段。     

一种水下非均质拖曳线列阵动力学仿真方法及试验验证

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程.采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性.在此基础上,结合非均质线列阵实尺度模型,设计并开展湖中的实航拖曳试验,分析比较了试验数据与仿真结果.研究表明,本文提出的数学仿真方法有效可靠,可为水下非均质拖曳线列阵动力学特性分析提供一种有效的技术手段.     

潜艇双拖系统运动仿真研究

建立拖曳系统运动方程，在时间和空间上作中心差分数值离散平衡方程式，编制拖曳系统运动计算程序。在拖缆尾端自由边界条件中，将尾绳阻力作为自由尾端点的张力，改善了因尾自由端张力为零引起的差分方程奇异性，使仿真计算更加稳定。用潜艇标准操纵性运动方程仿真计算其在垂直面内的操纵运动，将拖点的运动速度转换到拖曳系统局部坐标系中，以此作为拖曳系统的边界条件。仿真计算了潜艇垂直面内两种操舵控制模式下潜浮机动时的双拖系统运动。根据潜艇双拖系统运动仿真计算结果，绘制了双拖系统相交界限图。     

海流作用下拖曳线列阵稳态运动性能分析与计算

预测和计算拖曳线列阵的静态构型是拖曳线列阵设计中的重要一环。本文通过分析拖曳线列阵的稳态运动性能,计算海流作用下拖曳线列阵运动的稳态解,分析海流方向、海水密度、拖曳速度对拖曳线列阵稳态运动的影响,为线列阵的初步设计和舰艇的操作策略提供指导。     

深海拖曳系统自稳定二级拖体姿态控制研究

二级深拖系统具有可控性强、母船扰动弱等优点,是重要的海洋探测平台。在实际工作中,二级拖体姿态稳定是保证探测数据准确的基本前提。本文以具有自主调节功能的二级拖体为例,对其姿态控制进行研究。首先建立了二级拖缆的“弹簧——阻尼”模型,并在此基础上建立了二级深拖系统的数学模型。其次根据该系统具有非线性、时变性等特点,设计了具有参数自修正功能的模糊自适应PID控制器,以实现在不同工况下对二级拖体的姿态进行控制。仿真结果表明,未加载控制器时,海况变化对拖体姿态有显著影响,其俯仰角和横滚角均会发生大范围波动。加载模糊自适应PID控制器后,拖体通过自主调节,能够使姿态波动控制在较小范围,从而满足工作要求,验证了拖缆数学模型的正确性和所采用的控制方法的可行性。     

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。     

拖体深度影响因素分析

水下拖曳系统在海洋环境与海洋资源调查以及国防建设中有着特殊的用途,在实际工作时,由于不同的需求需调整拖体的定深。调整拖曳深度的方法主要有调整航速、调整动端力和收放拖缆3种方式。本文在建立缆索系统数学模型的基础上,在不同航速下对调整动端力、收放拖缆2种方法进行仿真计算,分析不同情况下拖体定深调整的方法。结论认为在低航速下收放拖缆方法对拖体深度影响较为明显,高航速下调整动端力对拖体深度调整能力较强。     

玻璃钢浮标拖体结构强度及稳定性分析

在Donnell理论的分析基础上,结合有限元软件分析了某型玻璃钢浮标拖体的结构强度和稳定性.首先,采用Donnell理论分析了经简化处理的拖体主体的稳定性,以此建立选择壳体参数的理论依据.接着,采用ANSYS软件对浮标拖体结构进行了一系列方案计算.综合考虑重量、强度和稳定性三个因素,分别变化了材料铺层方式、壳体厚度以及肋骨尺寸等参数,最终得到了符合设计要求的结构形式.     

玻璃钢浮标拖体结构强度及稳定性分析

在Donnell理论的分析基础上，结合有限元软件分析了某型玻璃钢浮标拖体的结构强度和稳定性。首先，采用Donnell理论分析了经简化处理的拖体主体的稳定性，以此建立选择壳体参数的理论依据。接着，采用ANSYS软件对浮标拖体结构进行了一系列方案计算。综合考虑重量、强度和稳定性三个因素，分别变化了材料铺层方式、壳体厚度以及肋骨尺寸等参数，最终得到了符合设计要求的结构形式。     

玻璃钢浮标拖体结构强度及稳定性分析

在Donnell理论的分析基础上,结合有限元软件分析了某型玻璃钢浮标拖体的结构强度和稳定性.首先,采用Donnell理论分析了经简化处理的拖体主体的稳定性,以此建立选择壳体参数的理论依据.接着,采用ANSYS软件对浮标拖体结构进行了一系列方案计算.综合考虑重量、强度和稳定性三个因素,分别变化了材料铺层方式、壳体厚度以及肋骨尺寸等参数,最终得到了符合设计要求的结构形式.     

拖曳水池船模对比试验研究

介绍了船模拖曳水池概况,以及水池轨道、拖车性能指标,结合水池尺度合理选择了标定用的阻力模型,并给出船模对比试验的结果,试验结果表明.该水池的各项性能指标良好.能满足教学科研和工程上的试验要求.     

破损舰艇拖航中总纵强度的安全性分析

应用Korvin-Kroukovsky和Jacobs的切片理论分析舰艇在规则波浪扰动情况下垂荡和纵摇运动对破损舰弯矩的影响,计算不同航向航速下破损舰在典型海况中的弯矩值,给出最小弯矩下对应的典型航向航速,适用于救援船舯附近破损的军用舰艇等细长型的大型船舶拖带安全性分析。     

浮式防波堤拖航阻力性能研究

以特殊结构形式的防波堤力为研究对象,对其进行了拖航阻力的数值模拟和试验研究.首先对单个带锥头防波堤和不带锥头的防波堤进行了拖曳试验,试验结果表明:带锥头的防波堤的静水阻力比不带锥头防波堤的要减少58%~60%.其次通过对数值模拟结果与试验数据的比较,验证了数值模拟方法的可行性.最后,对组合后的防波堤进行拖航阻力试验和理论估算,并比较分析其结果.     

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.     

侧拖水下回转椭球体波破碎试验研究

本文采用侧拖水下回转椭球体，进行近的波破碎试验，测得七个速度下五个不同侧向位置的波型，并获得模型轴线潜深Ｈ＝０．５６ｍ时，在速度为２．１ｍ／ｓ下出现波破碎。     

潜艇拖曳通信浮标体应用与发展初探

潜艇拖曳通信浮标是解决潜艇深水隐蔽通信的一种重要手段.多年来,其应用与发展一直受到各国海军及相关研究部门的高度重视.本文对潜艇拖曳浮标体的国外研制状况进行了介绍及分析,并对潜艇浮标体应用与设计思路进行了初步探讨.     

海洋拖曳系统的船/缆/体耦合模型研究

为进一步提高海洋拖曳系统在不同情况下运动响应的预测精度,将拖曳母船、拖缆和拖曳体三者视为一个相互作用的整体,利用其耦合边界条件,将拖缆顶端和底端的张力及其产生的力矩,分别与船舶操纵性运动方程(MMG模型)和拖体六自由度运动方程相结合,利用拖缆的有限差分方程,建立了船/缆/体三者耦合模型,进而采用数值计算方法,对比分析了该模型与常规算法。结果表明,该模型考虑船/缆/体三者的耦合影响,可更加准确全面地反映拖曳母船的速度、旋回半径、横摇角等操纵性特征以及拖曳体的深度、姿态等信息所受到的影响,从而为准确预报海洋拖曳系统的运动响应提供更为直观、科学的理论依据。