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《中国舰船研究院》 2017年
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水下拖曳线列阵动力学分析

叶凡滔  
【摘要】:水下拖曳系统在海洋资源勘探、反潜作战、反鱼雷及鱼雷实战指标考核等领域具有广泛地应用。水面舰艇搭载拖曳线列阵可极大提高母船水下探测能力,水下航行器(AUV,Autonomous Underwater Vehicles)搭载拖曳线列阵可作为鱼雷声诱饵或靶标使用。线列阵是水下拖曳系统的一个关键组成部分,其水动力特性直接影响整个拖曳系统的快速性、操纵性及稳定性,因此开展拖曳线列阵水动力特性研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文依托于“自航式水声对抗靶”项目,开展了线列阵水动力特性及其对拖曳载体AUV航行性能影响的研究。主要工作有:(1)深入分析了拖曳线列阵和载体AUV的力学特性,建立了拖曳线列阵的三维模型和拖曳载体AUV空间六自由度运动模型。建立了非均质线列阵及AUV运动模型的数值求解方法,其中数值离散采用有限差分法,控制方程求解采用牛顿迭代法及四阶Runge-Kutta法。基于MATLAB/SIMULINK软件,发展了一套适应拖曳线列阵和载体AUV动力学分析需求的仿真程序。典型算例验证表明:该方法是有效可靠的,能够有效分析拖曳线列阵和拖曳载体的水动力特性及姿态。(2)根据项目具体要求,提出了线列阵设计方案。仿真分析了该拖曳线列阵在直航和旋回等不同工况下的水动力特性及姿态。对比研究了搭载与不搭载拖曳线列阵条件下AUV的运动特性,结果表明:该拖曳线列阵对AUV的航行稳定性没有明显影响,设计方案可行。(3)为验证仿真算法的准确性,开展了湖上实航拖曳试验。设计湖上实航试验方案,获得了直航及旋回等不同工况下拖曳线列阵的水动力特性及姿态。实验数据与仿真结果对比分析表明:仿真及试验数据吻合良好,进一步验证了本文所建立的仿真分析方法是有效可靠的。
【学位授予单位】:中国舰船研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TJ6;U674.703.5

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