水下双拖系统动力学建模与仿真

水下双拖系统是海洋工程中非常重要的一种拖曳系统,可以用于潜艇通讯、数据传输、海洋测量等。文章根据达朗伯原理建立了拖曳系统的动力学模型,确定了边界条件,根据动量和动量矩定理建立了浮标运动的数学模型,并基于统一的有限差分数值方法建立了整个拖曳系统的数值解法。最后对典型的水下双拖系统进行了仿真计算,结果显示:水下双拖系统运动稳定,说明建立的动力学模型的正确性,及其数值算法的稳定性;浮体的使用使拖缆远离了艇体,很好地保证了潜艇的安全性,说明了浮体使用的必要性。     

水下拖曳系统运动预报

拖缆系统应用是海洋探测中的一种非常有效的手段。随着探测仪器的不断发展，对于拖曳系统的运动性能要求越来越高。将拖曳系统分成拖缆和水下拖体2个部分，分别建立运动数学模型。拖缆部分的模型以Ablow和Schechter运动数学模型为基础，拖体部分的模型采用类似潜器的水下六自由度运动方程。经过数值仿真的检验证明了模型的可靠性。     

潜艇机动时拖曳线列阵阵位预报与参数分析

为了研究采用波束形成技术监测本艇辐射噪声技术中拖曳线列阵阵位预报问题,定义了拖曳线列阵阵位与潜艇之间的相互几何关系,采用舰艇拖曳系统耦合动力学模型,仿真预报了潜艇U形机动和操舵定常回转运动时的拖曳线列阵阵位,得到了潜艇航速、操舵角度、拖缆长度变化与阵位的相互关系,依据预报结果确定了用波束形成技术监测本艇辐射噪声所应采取的操艇模式及拖曳线列阵布放参数.研究表明,采用定常回转机动可以获得满足本艇辐射噪声监测要求的稳定的拖曳线列阵阵位,拖缆长度和回转舵角对拖曳线列阵阵位影响较大,回转速度对拖曳线列阵阵位影响较小.     

广义α算法在拖曳阵列动态仿真中的应用

针对有限差分Box method时间域上变量离散求解非线性拖缆动力学方程存在不稳定的性缺点,在求解拖缆方程时在时间域上采用广义α算法,并保留在空间域上有限差分Box method的离散方法.将新算法应用于三维非线性拖缆动态方程仿真求解,通过对目前几种常用算法的仿真实验对比分析,表明新算法不仅具有较高的计算精度,而且计算时间短、稳定性好,为求解非线性拖缆方程提供了一个较好的求解方法,可以应用到实际应用中,对准确预报拖曳阵列在各种状态下的运动规律具有重要意义.     

拖缆长度对筒基平台气浮拖航影响的试验研究

以筒型基础平台为对象,在拖航速度、系拖点以及吃水深度一定的条件下,对不同拖缆长度的拖航组合,采用1:20的模型进行顺浪和逆浪下的拖航试验.通过测定各试验组合拖航过程中平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力变化,分析得到拖缆长度对筒型基础平台顺浪与逆浪拖航时基本力学参数的影响,进而得出其对平台航向稳定性的影响.分析结果表明,与顺浪拖航相比,逆浪拖航时拖缆长度对平台横荡运动影响较大;合理的拖缆长度有利于缓解拖车与筒型基础平台运动不协调而产生的冲击张力,有利于缓解偏荡;但当拖航长度过大,其纵荡、横荡及垂荡幅度加大,直线航行能力越差,拖航操纵困难.对于该筒型基础平台,在顺浪和逆浪拖航中,拖缆长度为48 m(即3.2倍的平台宽度),平台的拖航稳性和耐波性均最高.     

舰艇单缆拖带安全与非线性运动特性试验研究

在海洋环境中,舰艇的单缆拖带运动呈现许多突变现象,这些突变现象是导致拖缆断裂的主要原因.对此进行了拖曳水池模型试验研究,共进行了33种不同方案的拖曳,考虑了静水及波浪2种环境,锚链及尼龙纤维缆2种缆绳.试验测得拖带运动响应8个特征值的时间历程.研究结果表明,试验中的各种动力学响应数据清楚地体现了舰艇拖带的非线性动力学特...     

基于扩展卡尔曼滤波的DIFAR浮标阵定位算法及分析

提出一种基于扩展卡尔曼滤波的DIFAR(Direction Finding and Ranging)浮标阵目标跟踪算法。首先,建立了目标与浮标的数学运动模型及坐标系,然后推导出目标状态方程及观测方程,确定了滤波初始状态值及初始协方差矩阵。仿真结果表明,以测量目标方位和频率作为输入信息,使用卡尔曼滤波技术,在测向方位误差均方差5°,测频误差均方差0.1 Hz情况下,成功完成了目标参数估计任务。最后针对三种典型的浮标布防阵形进行了大量仿真,分析了三种阵形的参数估计性能,讨论了三种阵形的优缺点。     

洋河响水堡水文站浮标系数试验分析

洋河是典型的山区性河流,汛期时水位变幅大,洪峰流量大.浮标系数一直采用经验数值.根据《河流流量测验规范》GB50179-93和测站任务书要求,对响水堡水文站进行了浮标系数试验分析,分析了该站均匀浮标系数,进行了误差评定.为提高洪水期的浮标流量计算精度提供可靠的技术依据.     

溢油跟踪浮标水动力特性研究

为提高溢油浮标跟踪海上溢油油膜的精度,优化溢油浮标设计方案,针对溢油浮标跟踪油膜的水动力学机理问题进行研究,并在此基础上对跟踪误差进行了分析.建立了溢油跟踪浮标的水动力平衡方程并求解,得到的结果包含油膜风系数、表面海水漂流风生流系数以及海洋环境温度、风速、浮标几何形状、出水高度等影响溢油浮标跟踪效果的关键因素.根据溢油事故发生地的海况及溢油油膜本身的性质,有针对性地选择最优的浮标设计方案,以达到最佳的跟踪效果.以METOCEAN公司的Argosphere型溢油浮标为例进行了分析和计算,并讨论了浮标跟踪精度与工作海况之间的关系,对溢油跟踪浮标的设计具有指导意义.     

潜艇对声纳浮标阵定位及规避策略

在航空搜潜中,声纳浮标阵得到了广泛的应用.而在潜艇被浮标阵包围的情况下,将很难进行浮标位置的探测,继而不利于潜艇的对抗.因此,基于这种认识,本文对潜艇对声纳浮标阵进行定位的方法展开了分析,并且提出了潜艇对浮标阵的规避策略,从而为关注这一话题的人们提供参考.