水下多缆多体拖曳系统运动建模与模拟计算

发布时间：2021-10-05 00:24

　　针对水下多缆（阵列）多体拖曳系统,给出了其动力学数学模型及其对应的数值求解方案,用以预报分析其在各种情况下的运动响应特性.模型由3部分组成:基于集中质量法给出了拖缆的运动控制方程;水下工作拖体因其为系统的关键部件而采用潜艇6自由度运动控制方程进行精确描述;而系统中另一个小型拖曳体因其尺度相对很小则简化为质量点融入拖缆的控制方程中.通过建立拖缆和拖体耦合边界条件将其耦合成一个整体,并采用4阶龙格库塔方法进行积分求解.最后针对4缆2拖曳体系统展开数值计算,研究了系统在不同情况下的运动响应特性,给出了一些规律性结论. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(05)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

水下多缆多体拖曳系统

表3 拖体的稳态参数Tab.3 Steady state parameters of the towed body v/kn y/m z/m ?/rad u/(m·s-1) w/(m·s-1) 4 -127.6 -76.3 -0.007 3 2.057 5 -0.014 9 6 -141.6 -49.0 0.006 4 3.086 3 0.019 6 8 -146.2 -34.7 0.011 0 4.114 9 0.045 4 10 -148.4 -26.0 0.013 3 5.143 5 0.068 4图3 稳态张力分布

图2 稳态缆形结果显示,阵列缆尾端较前端稍有些上浮,因为阵列缆的密度低于水密度,有正浮力.而水下拖体纵倾角由于受到拖体重浮力力矩、水动力纵倾力矩和缆张力形成的力矩多种因素的影响,所以不同速度时变化较复杂,低速时为负值,高速时逐渐增大为正值,且不具有线性关系.

【参考文献】：
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本文编号：3418629