关于变深声纳(VDS)拖缆拖体系统漂移的研究

变深声纳（ＶＤＳ）拖航中，拖缆拖体系统偏离拖船纵中剖面的现象称为漂移。本文针对为解决某变深声纳拖缆拖体系统拖航时出现的严重漂移，介绍了漂移的危害，分析了漂移产生的原因，解决漂移的方法和试验研究结果。     

拖体定位中的海洋动态环境效应补偿

为提高海洋拖曳作业中拖体的定位精度,分析了海洋动态环境对拖体定位的影响,给出了两个主要海洋动态环境要素即海流和航速对拖体定位的补偿模型,对海洋磁力测量、侧扫声纳探测有重大应用价值。     

6000m深海拖曳系统动力响应计算

本文数值计算了６０００ｍ深海单拖体和双拖体拖曳系统的动态响应，特别是研究了拖船的垂荡运动对拖体定高性的影响。对于双拖体系统，本文对第二拖体在水中的重量、联接两拖体的缆索长度及其在水中重量等因素对第二拖体定高性的影响进行了详细的计算、分析。计算表明，采用双拖体系统可大大提高系统的定高性。     

海洋调查中水下目标位置的确定

介绍了海洋调查中测量设备拖曳体(拖鱼)的三种定位方法：舷挂式、LAYBACK方式和超短基线方式;分析了不同定位方法确定水下目标位置的差异,并进行了精度估计。     

海洋测量水下拖曳设备的位置计算方法研究

针对海洋测量水下拖曳设备位置确定问题,综合考虑拖缆受力、海流影响以及水下拖体的运动性质,建立了水下拖曳设备的位置计算模型,并仿真计算分析了测量船在不同航行状态下拖曳设备位置确定的规律,探讨了不同海流效应对拖曳设备位置确定的影响。仿真计算结果表明,在海洋动态环境作用下,拖缆各方向的偏移明显呈曲线形状,非简单几何运算所确定。测船各方向的运动均可对水下拖体的位置在相应方向产生一定影响,而水下拖体位置的变化量小于测船拖点位置的变化量。海流对水下拖曳设备定位可造成数米的偏差,需进行相应改正。建议可考虑采取船载式ADCP实时测流辅助水下拖曳设备定位的工作模式。     

水下拖曳体有关问题的初步探讨

本文介绍了通过海上实验及理论分析研制的拖曳体。同时对拖曳体的流体动力布局及其微调装置进行了阐述。该拖曳体经过多次海上实验结果表明：在拖速6—10节时，稳定性良好，下潜力大，阻力较小，可以控制机翼冲角的大小来增减下潜力，改变下潜深度，使其行驶于“锯齿形”的剖面上，随深度的变化自动记录温、盐度。如拖速8．5节，     

带翼声纳拖体的稳定性问题及三点拖曳方式

本文对带翼拖体的稳定性通过理论分析,得到在拖速改变时仍能保持正浮稳定拖曳的条件。在船模试验池中对六种水翼模型分别同一个拖体模型拼装的组合体进行了各种拖曳试验。试验证实,作者有关带翼拖体正浮稳定拖曳条件的理论分析是正确的。试验还表明,利用三点拖曳笼头与纵倾角传感器能迅速自如地找正各种带翼拖体的正浮稳定拖曳点位置,从而在技术上解决了带翼拖体的稳定性问题。     

用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统总体方案分析

论证了用于天然气水合物调查的轻便型声学深拖系统的总体方案,其拖曳方式选择是其核心问题之一,重力型拖体操作方便但稳定性差,弱正浮力型拖体稳定性好而操作复杂。首先论证了两型声学深拖的运动性能,分析了提升重力型拖体稳定性的措施,结果表明,重力型拖体俯仰运动稳定性显著弱于弱正浮力型拖体,并且各项改善措施对于稳定性提高不显著。其次对测深侧扫声呐、多波束测深声呐、浅地层剖面仪和声多普勒测速仪等声学深拖系统主要搭载声呐开展分析,准定量的得到对拖曳平台稳定性的要求。综合考虑拖体稳定性、配套装备要求、开发经验和成本等因素,为了获得更好的探测结果,最终确定采用弱正浮力型拖曳系统,并给出了系统的总体设计方案。     

拖曳式海洋地磁三分量测量系统的设计与试验

针对现有拖曳式海洋磁力测量通常只能获取地磁总场信息,不能获得地磁矢量信息的问题,提出了一种拖曳式海洋地磁三分量测量系统设计方案。测量系统通过INS/GNSS组合导航进行定位定姿,搭载的三分量磁力仪与惯导通过高精度定位板刚性固定,经过数学平台的坐标变换,进而将拖体任意姿态下的海洋地磁场三分量数据归算到地理坐标系下。此外,对拖体进行了水动力分析,提高姿态稳定性的同时减小了阻力。经过海上试验和数据处理,系统获得的三分量数据在平差前的重复线内符合精度分别为东向6.8 nT、北向4.1 nT、地向8.0 nT,交叉点内符合精度分别为东向19.1 nT、北向19.5 nT、地向15.4 nT。结果表明该系统可为海洋矢量磁力测量提供良好的测量平台,为后续的海洋磁力测量提供实践经验和工程参考。     

多缆地震船拖体的阻力及横向姿态预测

目前有关阻力及空间状态的理论计算和模型试验基本上针对单个水下拖体,而对多缆地震船各类拖体的综合受力和姿态则较少受到关注。为方便施工团队在海上快速预测拖体的状态,在国内外学者对水下拖体的流体阻力研究基础上,分析多缆地震船水下拖体的结构和流体阻力特征,提出简化的阻力计算及横向姿态预测方法。文章以常用的多缆地震船拖体配置为例,得到的估算结果与实际的作业状态较为吻合,证实了该方法的有效性。     

主动式声纳列阵拖曳系统姿态数值计算

主动式声纳列阵拖曳系统是用于探测潜艇的新型声纳系统，为了准确探测潜艇的位置，必须首先预报声纳列阵的瓷态，本文通过对其三维力学模型的分析，得到该系统的运动微分方程，其中缆索的力学方程是基于Ablow和Milinazzo的模型，而对于拖体则运用六自由度空间运动方程模拟，结合边界条件，用有限差分法求解，通过对拖船的不同运动状态如匀速，变速和回转的计算，证明本文的方法对于预报声纳列阵的姿态是有效的。     

Dynamic modeling of cable towed body using nodal position finite element method

This paper analyses nonlinear dynamics of cable towed body system. The cable has been modeled and analyzed using a new nodal position finite element method, which calculates the position of the cable directly instead of the displacement by the existing finite element method. The newly derived nodal position finite element method eliminates the need of decoupling the rigid body motion from the total motion, where numerical errors arise in the existing nonlinear finite element method, and the limitation of small rotation in each time step in the existing nonlinear finite element method. The towed body is modeled as a rigid body with six degrees of freedom while the tow ship motion is treated as a moving boundary to the system. A special procedure has been developed to couple the cable element with the towed body. The current approach can be used as design tool for achieving improved directional stability, maneuverability, safety and control characteristics with the cable towed body. The analysis results show the elegance and robustness of the proposed approach by comparing with the sea trial data.     

Numerical Simulation of Dynamic Response of Towed Systems

In this paper,the dynamic response of undersea -+towed systems is numerically simulated.Atwo body towed system is especially considered in detail.The factors influencing the heave oftowed-bodies,such as the weight of the towed-body(in sea water),the length and the weight(in sea water)per unit length of the cable between towed-bodies and towing ship,are investigated in detail.Calculationsshow that the two-body towed system can greatly increases the stability of the towed system.     

水下拖曳升沉补偿系统水动力数学模型研究

建立变缆长的水下拖曳升沉补偿系统水动力学偏微分方程组和边界条件.拖缆动力学模型基于Ablow and Schechter模型,拖体采用水下运载体六自由度方程模拟,运用有限差分法离散偏微分方程组和牛顿迭代法计算变缆长情况下拖体深度与拖缆各点张力的动态取值.数值计算结果表明采用收放拖缆的升沉补偿方法能够有效削弱母船升沉运动对拖体深度和拖缆张力的影响.     

多参数拖曳荧光计系统现场实验研究

本文描述了多参数拖曳荧光计系统在船模水池和海上进行拖体水动力特性试验,得出：在１０ｋｎ以内的任意拖曳速度均能水平稳定拖曳,而纵倾角≤±２　的拖点位置;拖索张力Ｔ与拖体速度　之间的关系为Ｔ＝４７十３１．８　２．０８;拖曳速度为１０ｋｎ时,水动迫沉力约为９５０ｋｇｆ,升阻比约为２．４～２．５,满足了拖曳系统的迫沉要求。海上性能试验与应用实验表明：该拖曳系统的荧光传感器对水体、荧光示踪染料、悬浮颗粒物具有很高的分辨率;对罗丹明Ｂ水溶液的浓度检测范围为１×１０－７～１×１０－３ｍｇ／ｄｍ３;对悬浮物的浓度检测范围为２～２０００ｍｇ／ｄｍ３,使该系统广泛地用于海洋环境检测和评价工程任务中。     

Compensation for source heave by use of a Kalman filter

This paper presents a procedure for data filtering to compensate for the effects of the towed body dynamics (heave), in shallow marine seismic reflection records. A method to extract an approximate record of the heave contribution to data collected is outlined. The method utilizes the time to water-sediment interface on each acoustic return record to construct the required approximate heave motion record. The frequency response of the heave component record provides the basis for a proposed linear model for the heave motion. A formulation of the heave compensation requirement as a Kalman filtering problem in optimal linear estimation theory is given. A discussion of the computational aspects and practical results are discussed to conclude the paper.     

500m深度拖曳系统的设计与试验

针对500 m波浪式拖曳系统的技术要求,介绍了拖体、流线型拖缆、电控绞车和总控程序4个关键部分的设计;根据海上的试验情况,分析了拖体的缆深比和定深拖曳等数据,表明本系统达到预期要求,可以为上层海洋学的调查与观测提供良好的平台。     

A metamodel-based towed system simulation

The objective of this exercise was the development of a computer simulation of a US Navy towed system (towed body and line array) capable of near real-time predictive capabilities. The purpose of the computer simulation was to be able to determine the lateral motion of the towed body in response to ship maneuvers. The theoretical approach was to develop a spatial-domain computer simulation of each of the towed system components treated as a system, and then develop a “metamodel” of the response by using simple algebraic expressions. At-sea trials were conducted aboard US Navy vessels to verify the simulation and fine-tune its performance.