声纳水下拖曳系统运动姿态研究 摘 要 拖曳声纳是60年代西方国家为了克服舰壳声纳因水文条件限制而发展的一种新型声纳设备。缆索是拖曳声纳中的主要结构，它的特征是极端细长和富有挠性，易受波浪、流等外界环境条件或相连结构物运动的影响，产生显著的动力响应。这类问题的早期主要分析方法是形式上的半解析法，即用解析和数值过程联合的方法求解整个结构系统的控制方程，特征曲线法和各种直接积分偏微分方程的数值积分方法是这一阶段的代表。随着更复杂的拖曳系统的出现，已经发展了更多的方法，凝集参数法就是其中之一。它避开了推导复杂的系统控制偏微分方程，将连续缆体系统近似为一系列节点(质量点)，节点由线性弹性单元所连结，假定集中质量之间的单元为直线，张力通过应力——应变关系按节点的瞬态位置求得，所有分布力(如流体阻尼力，缆重量等)都认为是作用在节点上，通过对每个节点列出运动方程，用计算机进行数值积分，求出各质量点的瞬态位置和速度分量以及各段内张力。 本文阐述了对缆索系统进行静力分析的基本方法，研究了流线型拖缆的流体动力特性及其对拖曳系统的影响，介绍了目前缆索动力分析方法并以程序SNAPLOAD的数学模型为例详细介绍了凝集参数法在缆索问题中的应用，最后利用所编制的程序SNAPLOAD对一些典型缆索系统进行水下姿态的仿真计算，并对其中出现的重要现象进行了解释。文章最后进行的NCEL（Naval Civil Engineering Laboratory）缆索实验室实验结果与程序仿真结果比较表明SNAPLOAD 程序具有良好的模拟精度，能够满足工程需要。