[發明專利]海洋工程拖曳試驗牽引系統以及牽引方法

有效

• 申請號: 201610182734.5
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105645327B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 樊成
• 申請（專利權）人: 上海阜有海洋科技有限公司
• 主分類號: B66F19/00
• 分類號: B66F19/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所11337
• 代理人: 席小東

技術領域

本發明屬于海洋工程及裝備技術領域，具體涉及一種海洋工程拖曳試驗牽引系統以及牽引方法。

背景技術

海洋資源開發、海洋環境保護已成為全球普遍關注的問題。海洋探索與開發存在著諸多限制因素，復雜多變的海洋環境與當前的海洋科技水平是主要因素，目前研究與開發海洋的先進技術中，拖曳系統具有極其重要意義，這對拖曳系統的設計與使用十分重要。

具體的，拖曳系統在水文調查、海上救助打撈、海洋探測、船模試驗有著廣泛而重要的應用，關于其水動力理論和控制技術是研究的熱點。國內外開展了很多關于拖曳系統水動力和控制方面的研究，實際海況及復雜的水下流場條件下，不規則外形的拖曳體、控制體及纜繩各水動力綜合作用、強非線性和相互耦合因素使拖曳系統操縱的水動力問題十分復雜。在大多數海洋科考和國防中，拖曳系統仍然是很重要的技術手段，世界上拖曳系統發展比較成熟的國家有挪威、丹麥、美國、日本等。

一般拖曳體由流線型或近流線型主體及迫沉機構或兩者結合為一體所構成。拖曳體內搭載的傳感器或船模要求拖曳體工作的姿態穩定，具有快速靈活的姿態和深度調節與控制能力。不同的拖曳系統有不同的使用要求，滿足其使用要求的拖曳系統設計對于其工作狀態具有非常重要的影響。

拖曳體、纜繩及控制系統的動力因素作為一個整體相互之間有影響，對拖曳體軌跡與姿態控制達到海上實用的目的，必須進行實驗室模型試驗和海上現場樣機試驗是研發成功拖曳系統的必要條件和前提。

拖曳纜繩受到的水動力載荷及其自身材料特性都是非線性的，難以從理論上準確描述其水動力特性，纜繩的運動控制方程都忽略纜繩的彎曲、扭轉和剪力的影響，只考慮其張力的影響，國內外學者對纜繩的運動特性研究包括集中質量法、數值模擬法、有限元法、有限差法、直接積分法。

水下拖曳體運動方程描述最完整和常用的是六自由度運動方程，根據該方程計算拖曳體的運動響應，需要先得到運動過程中拖曳體的水動力系數是最關鍵的。實驗方法使用船舶與海洋工程實驗室設備，如拖曳水池平面運動機構、大型旋轉臂船舶操縱性水池、循環水槽及風洞等對特殊形狀的拖曳體以全尺度或縮尺比模型試驗來確定作用在拖曳體上的水動力；目前普遍認為實驗法比估算法更可靠、更準確，但實驗法費用高、試驗周期長，但未確定拖曳體外形特征尺寸時用實驗法不實際。估算法通過數值模擬或經驗公式得到拖曳體水動力系數，通過計算流體力學法或根據試驗結果回歸得到的經驗公式求得水動力系數，或將兩種方法結合起來使用；估算法相對實驗法費用低、計算方便，可根據拖曳體的尺寸、形狀的變化，重新計算新的水動力；但估算法得到的結果與實驗法相比準確性差一些。

綜上所述，為了提高拖曳系統的設計研發效率，可采用以下方式：拖曳系統設計初期階段利用拖曳試驗系統做試驗，再用估算法計算拖曳系統的水動力，在拖曳系統設計后期利用拖曳試驗系統進行樣機的拖曳試驗來確定其水動力系數的數值。

可見，拖曳試驗系統的設計非常關鍵。傳統的拖曳試驗系統普遍存在以下問題：

由于拖曳體在水中受到風浪涌流的作用，運行極不穩定，傳統的拖曳試驗系統，難以保持拖曳體六自由度穩定且不偏移，從而無法滿足拖曳試驗系統的設計需求。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種海洋工程拖曳試驗牽引系統以及牽引方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種海洋工程拖曳試驗牽引系統，包括支柱與高架驅動承臺分系統和絞車式牽引分系統；

其中，所述支柱與高架驅動承臺分系統包括樁基(1)，所述樁基(1)包括一體成形的平樁基(1-1)以及斜樁基(1-2)；所述平樁基(1-1)位于水面以下， 所述斜樁基(1-2)的底端與所述平樁基(1-1)連接且位于水面以下，所述斜樁基(1-2)的頂端延伸到水面以上；在所述斜樁基(1-2)的頂端固定有高架驅動承臺(2)；在所述平樁基(1-1)的左右兩端分別固定有左岸拖曳支柱(3)和右岸拖曳支柱(4)；

所述絞車式牽引分系統包括牽引絞車(5)、張緊絞車(6)、導向滑輪組(7)和電氣系統；

其中，所述導向滑輪組(7)包括4個導向滑輪，分別為左上導向滑輪(7-1)、左下導向滑輪(7-2)、右上導向滑輪(7-3)和右下導向滑輪(7-4)；所述左上導向滑輪(7-1)和所述左下導向滑輪(7-2)固定于所述左岸拖曳支柱(3)的上部和下部；所述右上導向滑輪(7-3)和所述右下導向滑輪(7-4)固定于所述右岸拖曳支柱(4)的上部和下部；