[发明专利]波浪滑翔器的水下拖体缓冲系缆初始配平方法

摘要

本发明提供一种波浪滑翔器的水下拖体缓冲系缆初始配平方法，在确定系缆分段数目、部分节点配置的重力或浮力等初始条件的情况下，将缓冲系缆进行分段组划分，对各个分段组或单独分段求解静力平衡方程，继而求解其他节点处需配置的重力或浮力，同时提供拖曳母体受垂向载荷的估计值和和各分段与水平面夹角的估计值。利用本发明的计算结果作为进一步水中配平试验的初值，可降低水中配平试验的盲目性，提高确定最终配平方案的效率，进一步地可提供多种初始条件下的配平方案估计以及对应的系缆形状估计、拖曳母体载荷估计，形成图谱，为方案选择提供基础。

主权项

1.波浪滑翔器的水下拖体缓冲系缆初始配平方法，其特征在于：步骤如下：(1)确定系缆分段数目N，确定从拖曳母体到水下拖体方向依次各个分段的长度Li i＝1,2,...,N；(2)依次取每两个分段组成一个分段组，即第1个分段与第2个分段组成第1个分段组，第3个分段和第4个分段组成第2个分段组，以此类推，如果N为偶数，则共有kmax＝N/2个分段组，如果N为奇数，则取前kmax＝(N‑1)/2个分段组并剩余最后一段系缆；(3)确定每一个分段组的连接处的重力块或浮力块提供的重力或浮力F_k，k＝1,2,...,k_max，其中如果N为奇数，再确定第N个分段的后端的重力块或浮力块提供的重力或浮力当分段组的连接处为重力块提供竖直向下的重力时，F_k取为正数，当分段组的连接处为浮力块提供竖直向上的浮力时，F_k取为负数；(4)根据选定的稳态拖曳速度，确定拖体匀速航行时的水平方向阻力D和竖直方向分力H，其中：当竖直方向分力向下时，H取为正数，当竖直方向分力向下时，H取为负数；(5)将各个分段视为直线，列静力平衡方程组，通过数值方法解方程组，依次计算第k个分段组的受力情况，其中k从1到k_max，得到第k个分段组的前后两端受力分别为和组成第k个分段组的两个分段的水平投影长度分别为h_2k‑1和h_2k，两个分段与水平面夹角分别为和其中：如果和为正，则第k个分段组连接处低于前后两端，如果和为负，则第k个分段组连接处高于前后两端；(6)如果N为奇数，单独针对第N分段建立静力平衡方程组，通过数值方法解方程组，计算得到第N分段的前后两端受力分别为和第N分段的水平投影长度h_N，第N分段与水平面夹角θ_N，如果θ_N为正，则第N分段低于第N分段与第N‑1分段连接点，如果θ_N为负，则第N分段高于第N分段与第N‑1分段连接点；(7)计算所有相邻分段组连接点处需配置的重力或浮力，为第(5)步计算得到的前向分段组的后端受力与后向分段组前端受力之和，其中：如果计算结果为正，则配置能提供对应大小的力的重力块，如果计算结果为负，则配置能提供对应大小的力的浮力块；此外，拖曳母体承受垂向力的估计值为第(5)步计算得到的第一个分段组的前端受力；如果N为偶数，进入第(8)步；如果N为奇数，进入第(9)步；(8)N为偶数的情况，则第N/2个分段组的后端需配置的重力或浮力，为第(5)步计算得到的第N/2个分段组的后端受力与第(4)步中拖体匀速航行时的竖直方向分力H的差；(9)N为奇数的情况，则第(N‑1)/2个分段组与第N个分段的连接点处需配置的重力或浮力，为第(5)步计算得到的第(N‑1)/2个分段组的后端受力与第(6)步中计算得到的第N分段的前端受力之和，第N个分段的后端需配置的重力或浮力，为第(6)步中计算得到的第N分段的后端受力与第(4)步中拖体匀速航行时的竖直方向分力H的差；(10)选择多组不同的系缆分段数目，各个分段的长度，每一个分段组的连接处的重力块或浮力块提供的重力或浮力，重复步骤(1)‑步骤(9)，形成多组不同参数下的分段组连接点重力浮力配置，以及各个分段水平投影长度，各个分段与水平面夹角的图谱，从图谱中选取合理的初始配平方案。