海底管道检测信标设备水下运动状态研究

　　修正后的阻力为：

(16)

　　下沉过程中，相同密度和当量直径的球体经过计算后的阻力如下：

(17)

　　上浮过程中，信标设备的基座留在水下，信标仪器舱解锁上浮，上浮过程的主要参数如下：

　　SolidWords计算测得信标仪器舱的表面积约为：

　　s=0.8577m²

　　计算得出：

　　体积当量直径：

　　球形系数：

　　修正后的阻力系数为：

(18)

　　因比x略大，取φ_f=0.25。

　　修正后的阻力为(19)

2.3 MATLAB仿真计算

　　信标下降运动状态仿真如图4;

　　相同当量直径球体下降运动状态仿真曲线如图5;

　　信标上升运动状态仿真曲线如图6;

　　相同当量直径球体上升运动状态仿真曲线如图7。

2.4 信标运动状态结论

信标设备下沉过程中1s达到沉降末速1.59m/s，而后以该速度做匀速直线运动。相同当量直径球体约3s达到沉降末速3.19m/s，后以该速度做匀速直线运动。信标设备上浮过程中1s达到末速1.44m/s，相同当量直径球体约2s达到沉降末速2.175m/s。信标设备的沉降末速约为相同当量直径球体沉降末速的X倍，信标设备的表面积越接近标准球形，其球形系数越接近1，运动末速越接近球体的沉降末速，运动状态越接近具有相同当量直径的球体。可见，该信标的形状与相同当量直径的标准球体相差还是较大的。

3 山东烟台海试

　　在船上首先将信标连同基座锁紧后投入海里后进行遥控操作，解锁上浮正常。传输距离约为100m，水深约13m ，上浮时间约为8s~9s，平均速度约为1.5m/s。与仿真结果1.44 m/s相差不大。

4 总结

　　本文通过理论推导和仿真推导海底管道检测信标设备的水下布放与解锁上浮的运动状态，通过海试验证理论推导的正确性，最终验证了李莱曲线和阻力公式应用于信标设备运动分析的正确性和可行性。

参考文献：

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　　[2]朱金波.工程流体力学[M].江苏:中国矿业大学出版社,2008.

　　[3]孙玉波.重力选矿[M].北京:冶金工业出版社,1982:9-30.

　　[4]刘卫国.MATLAB程序设计与应用[M].北京:高等教育出版社,2006.

　　[5]马红旗.鱼雷锚初始贯入海床深度的研究[D].天津大学硕士论文,2010.

本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第5期第50页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。