水下拖曳系统临界运动特性快速确定方法

在进行水文要素的剖面测量时,拖体需要做起伏运动,预设轨迹的周期和振幅决定了测量精度和范围。为了实现拖曳系统的自主化控制,确定预设轨迹的可行性条件十分重要。文中基于尾翼摆动角与拖体攻角的线性化假设,通过反演拖曳系统的预设运动轨迹,建立了尾翼摆动控制的动力学模型,推导出尾翼摆动角的解析表达式。经典型算例验证,结果与试验数据具有一致性。进一步,采用建立的模型快速确定水下拖曳系统的临界运动特性,以及母船前行速度与拖体起伏运动的协调关系,研究表明可将斯特努哈尔数作为预设轨迹能否实现的必要限制条件之一,该无量纲数与母船速度、预设轨迹的振幅和周期相关,反映了运动的非定常性。在斯特努哈尔数小于0.22范围内,可以通过控制尾翼摆动的方式,自主化实现设定运行轨迹。