我国拥有广阔的“蓝色国土”,海洋油气资源蕴藏丰富,进行海洋油气资源勘探有着十分重大的意义。海洋地震拖缆系统是海上地震勘探的关键设备之一,拖缆系统又是一个技术密集度高,涉及学科面广的复杂系统,目前国内现有的设备都还完全依赖于进口。在海洋地震拖缆系统设计应用过程中,准确预报拖缆姿态是一个重要目标,日益受到人们的重视,越来越多的学者和研究人员致力做这方面的研究。本文以海洋地震拖缆系统作为研究对象,在前人研究的基础上,对系统进行深入的研究,建立了一个比较完善的姿态仿真系统,通过数值仿真研究拖缆在各种参数及工况下的姿态;在此基础上,对拖缆姿态控制进行初步研究。通过本研究,旨在建立海洋地震拖缆系统的数学模型,并对其姿态进行准确的预报和有效的控制,为海洋地震拖缆系统的设计与应用提供理论依据。本文主要的研究内容和成果可以归纳如下:首先,在查阅大量文献资料的基础上,本文回顾了海洋地震拖缆系统的研究和发展现状,确立了海洋地震拖缆为研究对象,数值仿真为研究方法,对海洋地震拖缆进行姿态仿真及控制研究。在考虑横向海流、拖缆负浮力、尾拖、应力应变等因素的基础上,建立拖缆三维集中质量模型,列出节点控制方程,并结合边界条件,推导出控制方程的数学表达式;研究非线性方程组解法,采用Newton迭代法求解节点控制方程。在Matlab环境下,根据Newton迭代法编写节点控制方程求解程序,用以拖缆姿态仿真;对拖缆姿态进行仿真,得到拖缆在典型工况下水平和深度方向上的偏移量,以及沿拖缆方向的内部拉力和水阻力分布;详细分析海流、拖船航速、尾拖、拖缆杨氏模量和泊松比、拖缆弹性段所取长度、水阻力系数等因素对拖缆姿态的影响,得出了规律性结论,为海上地震拖缆系统设计参数的选择提供了一定的理论依据。最后,在拖缆姿态仿真基础上,研究拖缆姿态控制原理,引入拖缆姿态控制装置——嵌入式“水鸟”,设计了海上地震拖缆姿态控制系统;分析控制力大小及施力个数对拖缆姿态的影响,对实施控制后的拖缆进行姿态仿真,仿真结果表明嵌入式“水鸟”对地震拖缆姿态具有较好的控制效果。本文建立了海洋地震拖缆系统的数学模型,对横向流作用下的海洋地震拖缆进行姿态仿真研究,得出了规律性结论,并提出了一种拖缆姿态控制的有效方法,为海洋地震拖缆系统的设计与应用提供理论依据。