波浪滑翔器臍帶纜結(jié)構(gòu)設計與海上試驗

黃毫軍, 木建一, 劉政靂, 劉銀泉, 朱 坤

(中電科(寧波)海洋電子研究院有限公司, 浙江 寧波 315100)

0 引 言

波浪滑翔器是一種以波浪能為動力驅(qū)動的新型海上無人觀測平臺，憑借其長航時、長航距和自主生存能力強等優(yōu)勢，已在海洋科學研究和軍事領域等進行了廣泛應用[1-3]。波浪滑翔器由水面艇體、水下推進器和臍帶纜等三大部件組成：水面艇體隨波浪牽引水下推進器垂直運動；水下推進器將垂直運動轉(zhuǎn)換為水平運動提供向前的推力；臍帶纜作為連接水面與水下設備的關鍵結(jié)構(gòu)，既承擔波浪能產(chǎn)生的周期性載荷，又為水下設備提供電能和通信，對波浪滑翔器起到至關重要的作用。

目前，曹守啟等[4]和孫秀軍等[5]采用計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)仿真軟件分析水下牽引機翼片擺動角度對波浪滑翔器的影響，結(jié)合水池試驗數(shù)據(jù)得出當翼片攻角為20°時具備最優(yōu)推進效率，對水下牽引機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計具有重要意義。王鵬[6]將柔性鎧裝纜視為剛性元件，采用牛頓-歐拉方法建立四自由度動力學模型，分析在不同海況下波浪滑翔器的運動響應，并通過仿真驗證模型的合理性。李小濤等[7]采用ADAMS與MATLAB相結(jié)合的方式建立波浪滑翔器運動性能聯(lián)合仿真模型，驗證波浪滑翔器在常規(guī)海況下的航行性能，并分析在極端9級海況下連接索纜的最大張力可達8 000 N，研究結(jié)果可作為波浪滑翔器臍帶纜設計的參考依據(jù)。總體而言，學者們主要的研究集中在波浪滑翔器理論模型及工作海況下的航行狀態(tài)，關于波浪滑翔器關鍵結(jié)構(gòu)特別是臍帶纜的具體設計研究較少。……