拖曳系统拖曳动态过程仿真分析

对于海洋缆索系统,论文针对传统有限段法的不足,提出改进的缆索有限段法,缆索离散为若干弹性缆段组成的多柔体系统,根据缆索的特点选择适当的参考系和广义速率,引入有限元法中的形函数描述段内各点位移,根据Kane方程推导改进缆索有限段模型的运动方程。基于改进的缆索有限段法,提出了模拟拖曳缆索释放一回收过程的变拓扑结构模型,即用可变长度缆段长度的变化和缆段数量的改变建模缆索的释放和回收过程。文中对一海洋拖曳系统进行了动力学仿真,与海洋试验结果比较验证了模型的正确性。     

海洋监测拖曳系统中拖缆导流套设计

拖缆导流套是提高海洋监测拖曳系统效能的有效手段之一.阐述了导流套的功能,分析了导流套的受力,以及拖缆导流套设计中要考虑的若干问题,并介绍了自行设计的导流套性能.     

海上拖缆地震勘探前导缆动态响应预报与分析

拖缆地震采集作业时前导缆的最大悬垂深度及所受拉力对作业安全有重要影响,需对其进行分析计算和预报。本文首先对多缆拖曳系统各缆索和拖体的连接关系和受力进行了理论分析,随后采用OrcaFlex软件对12缆拖曳系统中涉及的船舶、前导缆、扩展器、主辅拖带绳和缆间扩展绳等多个构件进行建模,计算得到了船-多缆-多体的拖曳系统耦合动态响应结果,对比不同航速下前导缆的最大悬垂深度及拉力极值,分析航速对两指标的影响。最后,模拟在前导缆上加设浮鱼后的响应结果,并与海上实测结果进行对比,验证了数值模拟方法的可靠性,为实际作业中前导缆的响应预报和布缆设计提供参考依据。     

水下拖曳系统运动姿态仿真研究

采用凝集参数法建立了水下拖曳系统的三维离散模型,该模型由一系列的质量点和不计重量的弹簧组成.采用数学模型编程对NCEL浮球实验和四个典型拖曳系统进行了仿真计算.计算结果表明此数学模型具有一定的理论意义和工程实用价值.     

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。     

海洋产业结构动态优化调整研究

随着经济社会的发展,海洋经济以其表现出的巨大发展潜力已经越来越为世界各国所关注.我国是一个海洋大国,虽然有着丰富的海洋资源,但是海洋经济的发展仍然是比较薄弱的环节.本文通过构建多准则的层次分析模型和动态规划的资源最优配置模型,以山东省为例,在比较山东省和其他沿海省市海洋产业结构差异的基础上分析了海洋产业结构优化的调整方向以及资源配置的动态最优方案.研究结果具有较强的针对性,为海洋产业结构优化调整提供了科学的决策依据,具有一定的理论意义和实践意义.     

拖曳式剖面探测拖体系统构成及运动控制试验

拖曳式剖面探测拖体是一种能做波浪式轨迹运动的载体,可对海洋进行实时多参数剖面探测.阐述国内首台拖曳式剖面探测拖体的组成、功能及运动轨迹,并对运动轨迹控制进行实船试验研究.结果表明,拖曳式剖面探测拖体具有控制性能优良,实现传感器数据的实时采集.     

用于海洋探测的多参数拖曳荧光计系统

本文论述了作者研制成功的拖曳荧光计系统。该系统的荧光传感器采用了光源调制和信号同步解调技术,同时在受光器上采用了专用遮光导水暗盒及弯曲导水管,确保荧光传感器在探测体积内水体及时交换,并能有效地消除海中太阳光的影响。系统能在任一日光强度下从海表层至８０ｍ水深任一深度,走航拖曳速度在２～１０ｋｎ内平稳地水平工作。该拖曳体内安装有荧光传感器、温度传感器、深度传感器和多路传输电子线路装置。通过一根直径为１４ｍｍ的电源／信号传输七蕊铠装电缆将拖曳体与手摇绞车及船上控制器、数据采集、记录显示器连接在一起,可以同时测量光学和水文参数,这些数据为０～５Ｖ模拟电压量输出。该系统进行了多次水池和海上现场实验及应用,达到了预期设计目标。并且借助于荧光示踪染料完成了多处海区的水体混合扩散测量实验任务,建立了实验观测方法。本文还介绍了该系统的构造、现场测量实验数据和应用     

水下运载体定位理论模型及拖曳参数分析

通过分析连接水下运载体和信号浮标的缆绳的水下形态,提出一种将浮标的位置向水下延伸进行定位的方法。本方法比声学GPS定位系统更具经济性。并对拖曳系统某些参数进行了分析,得出了有益的结论。     

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。     

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。     

Dynamic Analysis of Towed and Variable Length Cable Systems

Towed cable systems are frequently used in marine measurements where the length of the towed cable varies during launch and recovery. In this paper a novel method for modeling variable length cable systems is introduced based on the finite segment formulation. The variable length of the towed cable is described by changing the length of the segment near the towing point and by increasing or decreasing the number of the discrete segments of the cable. In this way, the elastic effects of the cable can be easily handled since geometry and material properties of each segment are kept constant. Experimental results show that the dynamic behavior of the towed cable is consistent between the model and the physical cable. Results show that the model provides numerical efficiency and simulation accuracy for the variable length towed system.     

海上地震系统低频响应与电缆噪音

海上勘探地震采集的数据中低频率成分常常受到外部环境噪音的严重干扰。如何有效地剔除噪音 ,拾取更多的地震数据中低频成分。本文从分析地震仪器低频响应入手 ,得出了地震系统与电缆噪音的一些内在联系 ,就如何有效地压制外围环境噪音等问题 ,提供了有效的方法 ,为野外作业提供参考     

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.     

海洋地震勘探直达波综合效应分析

海洋高分辨率地震调查主要受震源系统、接收系统、缆源的调谐组合技术、地震记录系统和野外作业条件的影响。缆源的调谐组合技术是整个方法研究最为关键的环节之一。通过对“电缆、震源的沉放深度”等野外参数的合理组合,达到最理想的勘探效果。受地震勘探中“鬼波效应”的影响,缆源的调谐组合参数与地震系统的接收频率直接相关,对地震调查资料影响很大。文中从地震系统的滤波效应、直达波与鬼波传播路径及时间差及野外资料的处理对比和理论计算,分析了直达波和鬼波的综合效应,结果表明理论与实际资料在陷波点及幅频特性方面非常一致。研究结果在“海洋天然气水合物调查”项目中得到了应用,对缆源沉放深度的确定具有一定的指导意义。     

海洋重力测量动态环境效应分析与补偿

针对使用小型测量船搭载摆杆型海洋重力仪获取数据质量不高的问题,在深入分析海洋环境动态效应误差特性基础上,提出了一种基于互相关分析的交叉耦合效应修正法,对高动态海洋重力测量数据实施综合误差补偿和精细处理。使用典型恶劣海况条件下的观测数据对该方法的有效性进行了验证,结果显示,重力测线成果内符合精度从原先的±9.35×10-5m/s2大幅提升到±1.43×10-5m/s2,同时使用卫星测高反演重力对精细处理结果的可靠性进行了外部检核,外符合精度也从原先的±7.73×10-5m/s2提高到±5.63×10-5m/s2。     

浅析海洋环境要素查询系统中页面包含静、动态文件技术

介绍了基于B/S模式开发的海洋环境要素查询系统的特点、布局及实现技术,详细分析和比对了IFRAME、JavaScript、JSP的Include、Scriptlets等页面包含技术的使用方法和特点,介绍了这些页面包含技术的的适用范围。     

Dynamic Positioning Control of Surge-Pitch Coupled Motion for SmallWaterplane-Area Marine Structures

For general dynamic positioning systems, controllers are mainly based on the feedback of motions only in the horizontal plane. However, for marine structures with a small water plane area and low metacentric height,undesirable surge and pitch oscillations may be induced by the thruster actions. In this paper, three control laws are investigated to suppress the induced pitch motion by adding pitch rate, pitch angle or pitch acceleration into the feedback control loop. Extensive numerical simulations are conducted with a semi-submersible platform for each control law. The influences of additional terms on surge-pitch coupled motions are analyzed in both frequency and time domain. The mechanical constraints of the thrust allocation and the frequency characters of external forces are simultaneously considered. It is concluded that adding pitch angle or pitch acceleration into the feedback loop changes the natural frequency in pitch, and its performance is highly dependent on the frequency distribution of external forces, while adding pitch rate into the feedback loop is always effective in mitigating surge-pitch coupled motions.     

海洋动物行为控制技术分析及应用

以海豚、海狮、鲸等为代表的海洋动物具有发达的大脑,具备天生的潜水和超声波定位等卓越本领。利用海洋动物的这些特性及通过训练养成的反射动作,可以完成人类或水下航行器无法完成或难以完成的任务。海洋动物行为控制技术则是实现.上述功能的关键。通过对国外海洋动物部队及海洋动物行为控制技术的研究,从运动行为、条件反射和神经类型等方面分析了海洋动物行为控制技术的基本机理。在此基础上,分析了操作性条件反射和人工电刺激等两种主要的行为控制方法,提出了海洋动物行为控制技术的未来可能应用方向。研究表明,以正强化为主导的操作性条件反射方法在各国海洋动物控制实践中占据主要地位,而人工电刺激方法的研究则稍显迟滞且成功的应用实例较少。可以预见,海洋动物行为控制技术在未来的海洋争夺中必将发挥越来越重要的作用。