驻留型UUV锚泊系统运动建模与分析

针对驻留型水下航行器(UUV)锚泊系统对水流作用的运动响应问题,依据欧拉-伯努利梁理论,建立了包括弯矩作用在内的锚链三维运动模型,并使用四元数代替欧拉角来描述锚链姿态,以消除某些特殊情况下因锚链姿态大幅度变动或个别欧拉角不确定性导致的运动方程奇异现象,然后通过适当的边界条件,将UUV、锚链和锚块的运动控制方程耦合起来,采用有限差分方法对系统耦合运动模型进行数值离散处理通过牛顿-拉夫逊方法迭代求解整个锚泊系统的运动响应。使用Hopland拖曳试验数据对模型进行实例对比验证。结果表明:这种建模方法可以取得良好的准确性与计算效率,在此基础上模拟仿真得到了周期变动水流作用下的UUV位置及姿态的响应情况为锚泊系统的正常工作提供理论依据。