一种确定拖体在水下位置的方法

摘要

本发明提供的是一种基于流体力学的拖体水下定位方法。本发明是利用流体力学的基本原理，根据拖体在水下力的平衡，求得拖体和拖揽连接处的拖揽张力和拖拽角，然后利用逐步逼近法计算拖体在拖船后的距离以及在水下深度，再由拖船导航信息计算出拖体所在的经纬度。本方法计算简单可靠，应用成本低，为确定拖体在水下位置提供了一种简易方法。

主权项

1.一种确定拖体在水下位置的方法，其特征是：(1)测量拖揽导流套的最大厚度d、流体密度ρ以及拖船速度V，由下式得出拖揽的阻力R$R=\frac{1}{2}{\mathrm{\rho V}}^2{C}_{R}d$式中：C_R为拖揽与水流垂直时在水流中运动的阻力系数；(2)测算拖揽在水中单位长度的重量W_d，由下式确定拖揽的重力角ψ$\psi =\arctan \frac{W_d}{R};$(3)根据步骤(2)得到的重力角ψ，由如下拖拽角方程求得拖拽角φ$\begin{array}{c}(\sin \phi -\tan \psi \cos \phi )\csc (\phi -\psi )[1+\mathrm{tg\psi }\cot (\phi -\psi )]\\ =(\cos \phi +\tan \psi \sin \phi )[\ln \cot \frac{\phi -\psi }{2}+\tan \psi \csc (\phi -\psi )-\ln (\tan \psi +\sec \psi )\\ -\tan \psi \sec \psi ]\end{array}$(4)测量拖揽的断裂强度q，确定拖揽的允许张力T$T=\frac{q}{f}$式中：f为拖揽的安全系数；(5)根据步骤(3)中确定的拖拽角φ和步骤(2)中确定的重力角ψ，由如下拖揽函数得到拖揽函数的四个参数值τ、σ、ξ和η$\tau =\frac{1}{\sin \phi -\tan \psi \cos \phi }$σ=cosψcosφcsc(ψ-φ)$\xi ={\cos }^3\psi [\cos (\psi -\phi )-\tan \psi \ln \cot \frac{\psi -\phi }{2}-\sec \psi +\tan \psi \ln (\tan \psi +\sec \psi )];$$\eta ={\cos }^3\psi [\ln \cot \frac{\psi -\phi }{2}+\tan \psi \csc (\psi -\phi )-\ln (\tan \psi +\sec \psi )-\tan \psi \sec \psi ]$式中：τ为拖揽张力权值、σ为拖揽长度权值、ξ为拖后距离权值以及η为拖体深度权值；(6)根据步骤(1)中确定的拖揽阻力R、步骤(4)中确定的张力T和步骤(5)中得到的参数值由下式得到拖体在水下的深度h$h=\frac{T}{R}\frac{\eta }{\tau };$(7)根据步骤(1)中得到的拖揽阻力R、步骤(4)中得到的张力T和步骤(5)中得到的参数值由式得到拖体在拖船后的距离L$L=\frac{T}{R}\frac{\xi }{\tau };$(8)由拖船的导航系统测量出拖船航向角θ、拖船东向速度V_E、拖船北向速度V_N、拖船所处纬度以及拖船所处经度λ_T，根据步骤(7)中得到的拖后距离L，由下式得到拖体所处的纬度和经度λ式中：R_e为地球半径。