深海剖面测流潜标系统设计及姿态分析

结合深海海流剖面测量实际应用,介绍了潜标系统的设计中须注意的几个问题。针对绳索和不同形状的潜标系统测量单元,给出了静力计算和姿态分析的步骤与方法。根据测量要求,在假定的海流剖面环境下,计算了各潜标单元在海水中的位置、倾斜以及潜标系统的浮力配置和锚块配重。该方法对于潜标设计具有实际参考意义。     

一种潜标的水下姿态变化规律分析

采集了布放和工作过程中锚系结构潜标的姿态变化信息,分析了潜标布放和工作过程姿态变化的规律。水下潜标存在一个周期40 s左右的沿竖直轴线的旋转振荡,同时还存在倾斜和俯仰变化。经分析,造成潜标旋转振荡的原因是柔性缆的扭力与潜标转动时尾翼的阻力相互作用,使潜标沿回转轴振荡。造成潜标倾斜的原因是标志浮标受风浪影响对潜标产生拉力。提出了在缆绳上加装自由转环以消除缆绳扭力、改变标志浮标系留位置等改进措施。重点列出了不同阶段的姿态变化曲线,通过曲线显示的信息可以回溯当时的工作环境和过程。     

单点系泊潜标系统动力学建模与姿态分析

通过对单点系泊潜标进行动力学分析,利用集中质量法建立系统的动力学模型,编制Matlab仿真程序,通过数值模拟获取不同海流条件下,分析潜标系统的姿态。文中将一个典型潜标系统的浮球、锚链、重力锚等部件,利用集中质量法简化为节点,通过模拟真实环境中的海流流速在垂直方向的分布,设计1～5 m/s的流速剖面分布。将节点的物理参数和海流参数代入仿真程序中,得到各节点的姿态、节点间张力以及重力锚与海底摩擦力等数据。分析仿真结果,海流流速与节点的偏降、节点间的张力以及重力锚与海底的摩擦力成正比,仿真结果与实际情况相符。文中设计的建模方法和仿真程序可以为单点系泊潜标的总体设计、姿态估算、锚系配置提供工程参考。     

海洋潜标技术的应用与发展

1 海洋潜标系统 海洋潜标系统又称水下浮标系统,是海洋环境观测的重要设备之一。 海洋潜标系统一般由水下部分和水上机组成。水下部分一般由主浮体(标体)、探测仪器、浮子、锚系系统、释放器等组成。通常,主浮体布放在海面下100m左右或更大深度的水层中,因而避免海表面的扰动;锚系系统将整个系     

基于动态布放的潜标锚系浮力配置优化研究

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。     

一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算

介绍了将浮标与潜标相结合的一种新型海洋环境监测系统的静力分析和姿态计算方法,结合MAT-LAB编程给出了在0～2 m/s流速范围内主浮标、主潜标和缆绳的受力、倾角情况,为确保系统能在水下长期可靠地工作提供了理论依据.     

海底地磁日变观测磁力仪布放回收仿真分析

为提高海底地磁日变观测磁力仪布放、工作、回收的安全性,指导布放回收系统设计,开展磁力仪布放回收过程的动力学计算研究。借助仿真分析手段研究获得不同的缆绳类型、重力锚重量、浮球大小对布放回收过程的影响程度,由此设计了系统参数并进行仿真校核。仿真结果表明,海流、浮球尺寸和重力锚重量是布放回收重要的影响因素。所提的仿真计算方法可为海洋潜标布放回收的力学计算和设计提供参考。     

极区海洋锚碇测流系统的设计和布放

中国第二次北极科学考察期间,在白令海峡和北冰洋楚科奇海布放了一套潜标和两套明标,这是我国首次在极区布放锚碇观测系统。潜标和明标在本次考察结束前被成功回收,获得了最长为45 d的连续观测资料。文中通过介绍这次布放过程,对极区锚碇系统的相关技术问题进行了讨论,包括观测站位和层次的选择,锚碇系统的设计,布放步骤等,为在海冰存在的低温海域布放锚碇系统提供参考。     

海洋潜标系统的静力分析和姿态计算

本文介绍了400m和4000m海洋潜标系统的静力分析和姿态计算方法，以供有关人员交流。     

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。