物理海洋学的研究重点之一,是观测海洋中小尺度过程中各要素的变化规律。拖曳系统是目前可以满足上述要求的得力工具。设计符合中国近海海域使用的拖曳系统是本论文的主要工作。研究目标是设计完成200m深度剖面的拖曳系统。此系统集成多学科传感器,观测要素包括温度、盐度、压力、叶绿素a、浊度、溶解氧、pH和营养盐。为保障观测精度和观测深度,需要拖曳系统具有良好的水动力性能、水交换渠道畅通,传感器具有快速响应能力和高精度测量性能。着重解决的问题包括拖曳系统的总体设计、控制翼的设计以及光学类传感器的集成。本文进行了大量的研究工作,取得如下研究成果:(1)在总体设计上,采用控制翼围绕水动力中心点旋转的剖面深度控制方式,拖体主体线型采用鱼雷型,拖曳电缆采用柔性低阻的导流套,以上三点优化了拖曳系统的水动力性能。加上模块化的传感器设计和集成度高的总控软件,满足了拖曳系统的正常工作要求;(2)在建立完整的拖曳系统水动力模型基础上,分析控制翼升力和阻力特性,优化选取控制翼的线型,并通过流体动力试验得到攻角控制范围;(3)选取低功耗的光电器件,完成叶绿素荧光的微弱信号探测,并合并浊度测量功能;集成多通道营养盐传感器,组成实时、准同步、高速采样(1Hz)的多要素传感器组合;(4)通过湖试,改进系统设计。通过海试,完成了200m深度的高精度多要素同步观测剖面,系统的各项设计得到验证,特别是缆深比达到1.2-1.5,表明其具有优异的水动力性能。海试过程中发现了程度较强的混合层内部温盐水平补偿现象,证实了拖曳系统的技术优势。通过拖曳系统的设计和应用经验,结合新一代海洋观测系统的要求,提出拖曳系统采用自适应采样策略进行剖面测量的技术构想。