基于动态布放的潜标锚系浮力配置优化研究

发布时间：2021-10-29 04:35

　　通过使用MATLAB仿真计算方法,研究了潜标锚系浮力配置方案对于动态布放过程力学性能的影响。文中列举了4种锚系浮力配置方案,运用集中质量法建立了4种锚系的弹簧-质量节点模型,通过编写MATLAB仿真程序,模拟了4种锚系的布放运动过程。通过对布放运动过程中的锚系姿态轨迹、垂向运动、水平运动、海床基着底过程和缆段张力变化等指标进行对比,得出4种锚系各自布放力学性能指标上的优劣。仿真结果表明:将多个浮球集成为单个大浮力节点的方案缩短了锚系整体长度,有利于锚系在水中维持垂直度,但降低了锚系抗漂移能力;将浮力节点分散布置在各非浮力结构节点上方,可以降低连接缆段上的张力极值,但会使张力变化幅值增大。基于仿真结果,建议潜标锚系浮力配置优化的设计思路为:集中小浮球为紧凑浮力节点,适当加长上部浮力节点与下部非浮力节点之间的距离,浮力节点分散布置和适量减少上部的浮力节点数量。 

【文章来源】：海洋技术学报. 2020,39(02)

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

锚系与坐标系示意图

潜标锚系工作水深为水下100 m，海流以平面线性流为主，采用二维坐标系进行分析和计算，所采用的流速廓线如图2所示。计算所采用的坐标系以海平面水平线为X轴，竖直方向为Z轴。原点设在顶部浮球的型心，即每个锚系模型第一个下水节点的初始坐标均为（0,0）。在水中所有节点的Z轴坐标都为负值。海流方向与X轴正向相反。1.2力学分析

根据集中质量法，将系留索简化为多段忽略弯曲刚度的弹簧，系留索自身及仪器装置的质量、截面积等参数集中在系留索两端的节点，受力分析如图3所示。在布放过程中，节点（Xi,Zi）受到的作用力包括：浮力B，重力G，系留索张力T，水动力阻力FD和惯性力I。图中，UX为海流水平流速，V为该节点的运动速度。下标i表示第i个节点。


本文编号：3463974