[发明专利]一种潜标系统布放时水下分离系留索强度仿真方法

权利要求书

1.一种潜标系统布放时水下分离系留索强度仿真方法，其特征在于，所述潜标系统包括浮体、锚、系留索以及尼龙缓冲索，所述浮体通过所述系留索以及所述尼龙缓冲索与所述锚相连，所述锚为杯式锚，上部具有杯状空间，所述仿真方法具体为：

所述潜标系统初始状态为所述浮体置于所述杯状空间内；所述潜标系统的布放过程顺次包括三个阶段；第一阶段为进入海水后，潜标系统总体下沉运动；第二阶段为所述潜标系统总体达到预定深度后，所述浮体与所述锚分离，浮体向上运动以及锚向下运动；第三阶段为系留索受力后，浮体和锚在系留索的作用下联合运动直至锚着底；

在所述第一阶段，构建潜标系统总体运动曲线，计算获得所述潜标系统总体达到预定深度后，所述浮体与所述锚分离时，所述潜标系统总体的分离位移与分离速度作为所述第二阶段的初始条件；

在所述第二阶段，构建第二阶段浮体运动曲线和第二阶段锚运动曲线，计算所述系留索受力开始时刻所述浮体的位移和速度以及所述锚的位移和速度作为所述第三阶段的初始条件；

在所述第三阶段，构建第三阶段浮体运动曲线和第三阶段锚运动曲线，解算所述系留索的张力曲线，取所述系留索的张力曲线中最大值为最大张力，并依据所述最大张力设计所述系留索的强度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一阶段，构建潜标系统总体运动曲线，具体为：

其中M_z为所述潜标系统总体的质量；y_z为所述潜标系统总体的位移；F_z为所述潜标系统总体浮力；g为自由落体加速度；ρ为海水密度；S_z为所述潜标系统总体迎流面积；C_z为所述潜标系统总体阻力系数；

在所述第一阶段，y_z＜y_f；y_f为所述潜标系统总体达到预定深度后，所述浮体与所述锚分离时，潜标系统总体的分离位移；

初始条件为从海水平面开始，所述潜标系统总体的速度初始值为0。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第二阶段，构建第二阶段浮体运动曲线和第二阶段锚运动曲线，具体为：

所构建的第二阶段浮体运动曲线为：

所构建的第二阶段锚运动曲线为：

其中M₁为浮体的质量；y₁为浮体的位移；M₂为锚的质量；y₂为锚的位移；f₁为浮体的浮力；f₂为锚的浮力；S₁为浮体的迎流面积；C₁为浮体的阻力系数；S₂为锚的迎流面积；C₂为锚的阻力系数；

在所述第二阶段，满足y₂-y₁＜l₁+l₂；其中l₁为系留索初始长度；l₂为尼龙缓冲绳的初始长度；

第二阶段的初始条件为，y₁₀＝y₂₀＝y_f；dy₁₀＝dy₂₀＝dy_zf：

其中：y₁₀为第二阶段浮体的初始位移；y₂₀为第二阶段锚的初始位移；dy₁₀为第二阶段浮体的初始速度；dy₂₀为第二阶段锚的初始速度；dy_zf为潜标系统总体分离时的速度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述第三阶段，构建第三阶段浮体运动曲线和第三阶段锚运动曲线，解算所述系留索的张力曲线，具体为：

所构建的第三阶段浮体运动曲线为：

所构建的第三阶段锚运动曲线为：

所述张力曲线为：

f＝(y₂-y₁)k；

其中f为系留索上的张力；k为尼龙缓冲绳弹性系数；

第三阶段，满足l₁+l₂+Δl＞y₂-y₁＞l₁+l₂；

Δl为尼龙缓冲绳最大形变。