沿底定深拖曳系统运动仿真.pdf

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1、第34卷第4期舰船科学技术V01．34，No．42012年4月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYApr．，2012沿底定深拖曳系统运动仿真吴书广．徐晶晶(中国船舶重工集团公司第七一。研究所，湖北宜昌443003)摘要：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。关键词：沿底定深；拖曳系统；机动性；运动仿真中图分类号：TJ61+7文献标识码：A文章编号：1

2、672-7649(2012)04-0071-04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．04．016ReseachonmotionsimulationoftowedsystemwithbottomdepthcontrollerWUShu—guang．XUJing-jing(The710ResearchInstituteofCSIC，Yichang443003，China)Abstract：Thispapermainlystudiestowedbody’strafficabilityofthetow

3、edsystemwithbottomdepthcotroller，andbymeansofestablishingmathematicmodel，andusingthemotionsimulationanalysismethod，provingthetowedsystemwithbottomdepthcotrollerhasdepthcontrollingabilityandobstacleavoidanceability，butintheactuallyapplicationwouldneedtotakeauxiliary

4、meanstoimproveobstacleavoidanceheight．Keywords：bottomdepthcontroller；towedsystem；trafficability；motionsimulation0引言现代锚雷向大深度和短系索方向发展，锚雷布深从几米发展到几百米，越来越深，系索从几百米到几米越来越短。因而，短距离沿海底定深的沿底接触扫雷具就成了接触扫雷具的一个重要发展方向。沿底定深拖曳系统是沿底接触扫雷具的基本组成部分，因此需对沿底拖曳系统的拖体机动性进行研究，拖体机动性包括沿底定深能力和爬坡避障

5、能力。在此系统中定深器不仅要有足够的定深能力以达到沿底定深高度，还要在遇到海底障碍物时拥有一定的爬坡能力以翻越障碍。为防止发生碰撞损坏拖体，需对拖曳系统的爬坡避障能力进行研究。收稿日期：2011—11-02；修回日期：2012—02—06作者简介：吴书广(1974-)，男，工程师，从事机械设计工作。1拖曳系统数学模型1．1拖缆数学模型根据文献[1]，缆索模型为：My’=^，夕+g。(1)其中，变量矩阵为Y=(r移。U。U。0妒)’；系数矩阵为：M=l0O1O010O0O0O0U5cos‘pU。U6sin日0一UIU。cos妒

6、一U。sing’0Tcos妒00r·72·舰船科学技术第34卷Nl口2一emU,／(1+eT)e0O—e(mlU^一pAJ6)／(1+eT)一e(mIU。一pAL)／(1+eT)m0一(mlU5一pAJ6)cosl5p0O0O0(1+eT)cos90ml(mU。+pAJ。)cos妒一mlU。simp0ml0mlU68in妒加Isin‘p+叮rc。H。·hI以了面O0C6H6·√“：+H：~／l+eTr—{———’—T，——————一wicos妒+Cnu。·扛i了可厕1．2拖体六自由度运动方程本文的拖体运动方程是基于“准定常运

7、动”假设而建立的。所谓“准定常运动”，是指以速度和加速度为标志的物体运动状态。或者说，以无因次值表示的物体运动速度对时间的所有高阶导数都比运动速度和加速度小得多。这种运动假定加速度随时间的变化率很小，它的极限状态就是恒定加速度的运动。可以证明，在流体中，作准定常运动的物体，所受到的水动力只与运动的当时状态(即瞬时的速度和加速度)有关，而与运动的历程无关。这一结论大大简化了拖体水动力的确定。水下拖体在海洋中最一般的运动方式是六自由度空间运动，这6个自由度分别是纵向、横向、垂向、横倾、纵倾和偏航。拖体在海洋中运动时主要受到重力与

8、浮力、拖缆拉力、惯性类水动力、粘性类水动力的作用。综合拖体的受力分析与拖体平面运动的一般方程，可得到六自由度空间运动方程如下：科a一仃+川-xc((+r2)+％咖一r)+％缸+口)]-工，m[o一叩+w+#c咖+f)-yc(p2+产)+zc(qr一声)]=y，m[白一uq+叩+zG(∥一口