水下航行器拖曳系统运动仿真研究

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1、分类号:U664.6密级:公开UDC:621.22编号:S2015-702-14中国舰船研究院硕硕士士学学位位论论文文水下航行器拖曳系统运动仿真研究作者：付薇指导老师：司马灿研究员马岭高级工程师学科专业：船舶与海洋结构物设计制造中国船舶科学研究中心二〇一五年三月分类号U664.6密级公开UDC621.22编号S2015-702-14硕士学位论文水下航行器拖曳系统运动仿真研究ResearchonSimulationofTowedSystemofUnderwaterVehicle指导教师姓名：司马灿职称：研究员马岭职称：高级工程师学位申请人姓名：付薇申请学位级别：工学硕士专业名称：船舶与海洋

2、结构物设计制造研究方向：水下拖曳系统设计研究论文提交时间：2015年3月培养单位：中国船舶科学研究中心学位授予单位：中国舰船研究院学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的有关观点、方法、数据和文献已在论文中注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权声明中国舰船研究院和中国船舶科学研究中心有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构

3、送交论文复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中国舰船研究院和中国船舶科学研究中心可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。本学位论文属于：公开☑秘密☐，在年解密后适用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日中国舰船研究院硕士学位论文摘要水下拖曳系统作为一种高效的海洋探测平台，在深海探测开发中起着十分重要的作用。本文以我国深海装备技术与产业的发展需求为背景，对新兴的水下航行器拖曳系统动力学响应进行了研究，具有较大的工程应用价值和科学研究意义。首先，通过对前人关于拖曳系统的研

4、究方法进行总结归纳，对比各方法优缺点及使用范围，最终确定采用集中质量法建模拖缆，建立其动态运动数学模型。讨论了尾部多种边界条件的运动模型，其中对于拖体尾端，使用六自由度方程对其建模，充分考虑了与拖缆的运动学和动力学耦合影响，同时给出了系统稳态运动数学模型。使用数值方法对数学模型进行求解，并根据前人的试验数据和仿真结果对本文数学模型和数值求解进行验证。其次，利用所建模型，对拖曳系统的稳态和铺缆运动进行仿真研究，就主要系统参数和运行环境对系统响应的影响进行分析，并应用所得结果为某水下航行器的近海底铺缆设计了海试方案。最后，对拖缆与拖体耦合系统的动态运动特性进行了仿真分析，给出了水下航行器在直

5、航变速、垂向振荡和水平面内回转运动时系统的响应，总结系统运动规律，对实际应用中的操控调节具有指导意义。关键词：水下航行器;拖曳系统;集中质量法;缆体耦合;数值模拟.I水下航行器拖曳系统运动仿真研究AbstractAsakindofefficientmarinedetectionplatform,underwatertowedsystemplaysaveryimportantroleinthedeep-seaexplorationdevelopment.Basedonthebackgroundofthedevelopmentneedsofdeep-seaequipmenttechnolog

6、yandindustryinourcountry,thispaperstudiesthedynamicresponsesofnewtowedsystemcarriedonanunderwatervehicle.Thishasgreatvalueinengineeringapplicationandscientificresearch.Firstly,thecharacteristicsandapplicationrangesofpreviousresearchmethodsofunderwatertowedsystemarereviewedcompletely.Thenthelumped

7、massmethodisusedtosolvethedynamicmodelofthetowcable,inwhichseveraltailboundaryconditionsareconsidered.Furthermore,sixdegreesoffreedomequationsareappliedtosimulatethemotionofthetowedbodywhosekinematicsanddynamiccoupling