海洋科学2024,Vol.48Issue(5) :52-64.DOI:10.11759/hykx20231219001

波浪滑翔器重型悬载船体设计与分析

Design and analysis of heavy suspended floats for wave gliders

孙秀军 张海鹏 桑宏强 李灿 马思源
海洋科学2024,Vol.48Issue(5) :52-64.DOI:10.11759/hykx20231219001

波浪滑翔器重型悬载船体设计与分析

Design and analysis of heavy suspended floats for wave gliders

孙秀军 1张海鹏 2桑宏强 3李灿 4马思源5
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作者信息

  • 1. 河北工业大学机械工程学院,天津 300401;中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室,山东青岛 266100
  • 2. 河北工业大学机械工程学院,天津 300401
  • 3. 天津工业大学机械工程学院,天津 300387
  • 4. 中国海洋大学海洋高等研究院,山东青岛 266071
  • 5. 中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室,山东青岛 266100
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摘要

波浪滑翔器是一款新型海洋探测平台,能够搭载重型载荷安全进行海洋探测任务是其当前急需解决的问题.本文聚焦波浪滑翔器重型悬载搭载方案,开展了船体主尺寸及侧体布局设计,利用流体仿真方法进行船体纵摇、垂荡和横摇运动响应分析,并通过海上实验对设计与仿真进行理论验证.结果表明,在波高1.25 m、波浪周期5.6 s不规则波条件下,侧体横向跨距为0.63 m、纵向跨距为-0.525 m时,统计概率在(μ-2σ~μ+2σ)区间的船体横摇角度在15°以内.增设并优化侧体布局可有效改善船体横摇运动性能,该设计虽增大了船体纵摇,但解决了波浪滑翔器重型悬载发生倾覆的问题.

Abstract

This study focuses on the design of a heavy suspended carriage scheme for wave gliders,particularly on optimizing the main dimensions and side layout out of the float.Through detailed analyses of the float pitching,heaving,and rolling motion responses,we sought to enhance the stability of a wave glider.The accuracy of our simulations was validated through sea experiments.Results showed a 95.45%statistical probability that the float's rolling angle remains within 15° under irregular wave conditions with a height(H)of 1.25 m and a period(T)of 5.6 s when the transverse and longitudinal distances of the side float are 0.63 and-0.525 m,respectively.The addi-tion and optimization of the side layout can effectively improve the float's rolling motion performance.Furthermore,this design solves the problem of capsizing of wave gliders carrying heavy suspended loads,although it increases the pitching motion of the float.

关键词

波浪滑翔器/重型悬载船体/侧体布局/海试试验

Key words

wave glider/heavy suspended float/side float layout/sea experiment

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基金项目

国家重点研发计划重点专项(2017YFC0305902)

山东省重大科技创新项目(2019JZZY020701)

天津市自然科学基金重点基金(18JCZDJC40100)

出版年

2024
海洋科学
中国科学院海洋研究所

海洋科学

CSTPCD北大核心
影响因子:0.541
ISSN:1000-3096
参考文献量7
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