Численное моделирование укладки растяжимого кабеля на дно моря с движущегося судна с учетом гидродинамических сил сопротивления воды

Автор: Керестень И.А., Михайлов А.А., Войнов И.Б., Боровков А.И.

Журнал: Подводные исследования и робототехника @jmtp-febras

Рубрика: Системы, технологии и эксперименты

Статья в выпуске: 1 (27), 2019 года.

Бесплатный доступ

Статья посвящена численному моделированию укладки кабеля на дно моря в постановке задачи, известной как задача Рауса-Аппеля. Целью работы является определение формы и натяжения кабеля при его укладке под водой на постоянную глубину. Рассматривается установившееся движение кабеля при его сматывании с катушки, установленной на движущемся с постоянной скоростью судне. В качестве модели кабеля рассматривается математическая модель абсолютно гибкой растяжимой однородной нити. Основными задачами работы являются: вывод дифференциальных уравнений установившегося движения кабеля с учетом влияния растяжимости на погонный вес и гидродинамических сил сопротивления воды; разработка численной модели укладки кабеля и выполнение серии расчетов по определению формы провисающей части кабеля и его натяжения при различных параметрах укладки кабеля. Результаты моделирования представлены в безразмерном виде для удобства использования результатов при анализе различных глубин укладки кабеля. Проведена верификация разработанной модели на примере нерастяжимого кабеля...

Еще

Задача рауса-аппеля, укладка кабеля, механика нити, гидродинамические силы сопротивления, численное моделирование, явный метод эйлера, итерационный метод ньютона, буксировка, швартование

Короткий адрес: https://readera.ru/143168244

IDR: 143168244   |   DOI: 10.25808/24094609.2019.27.1.002

Список литературы Численное моделирование укладки растяжимого кабеля на дно моря с движущегося судна с учетом гидродинамических сил сопротивления воды

  • Routh E. An elementary treatise on the dynamics of a system of rigid bodies. With numerous examples. London. 1860. 336 p.
  • Appel P. Traite de mecanique rationnelle, t. I. Paris. 1893. 549 p.
  • Минаков А.П. Основы механики нити. Научно-исследовательские труды Московского текстильного института. 1941. Т. 9, вып. 1. 88 с.
  • Матросов И.Р. Теоретические основы для расчета движения судна с тралом//Рыбное хозяйство. 1961. № 6. C. 41-53.
  • Чубаров С.Н. О влиянии гидродинамических сил на ваер и выбор тросов для скоростного и глубоководного траления//Рыбное хозяйство. 1962. № 5. C. 45-49.
  • Крылов А.Н. О равновесии шаровой мины на течении. Санкт-Петербург: Мор. м-ва. 1909. 27 с.
  • Алексеев Н.И. О натяжении и пространственной форме канатов в потоке воды//Труды ВНИИ морского рыбного хозяйства и океанографии. 1966. Т. 61. С. 277-285.
  • Алексеев Н.И. Статика и установившееся движение гибкой нити. М.: Легкая индустрия. 1970. 270 с.
  • Меркин Д.Р. Введение в механику гибкой нити. М.: Наука, 1980. 240 с.
  • Park J., Kim N. Dynamics of a semi-submersible autonomous underwater vehicle with a tow fish towed by a cable//International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering. 2015. Vol. 7, No. 2. P. 409-425.
  • Ren Z., Skjetne R. An on-site current profile estimation algorithm for a moored floating structure//International federation of automatic control. 2016. Vol. 49, No. 23. P. 153-158.
  • Ren Z., Skjetne, R. Kjerstad Ø.K. A tension-based position estimation approach for moored marine vessels//International federation of automatic control. 2015. Vol. 48, No. 16. P. 248-253.
  • Ren Z., Skjetne, R. A tension-based position estimation solution of a moored structure and its uncertain anchor positions//International federation of automatic control. 2016. Vol. 49, No. 23. P. 251-257.
  • Ren Z., Skjetne R., Hassani V. Supervisory control of line breakage for thruster-assisted position mooring system//International federation of automatic control. Vol. 48, No. 16. P. 235-240.
  • Vu M.T., Choi H.S., Kang J.I., Ji D.H., Jeong S.K. A study of hovering motion of the underwater vehicle with umbilical cable//Ocean Engineering. 2017. Vol. 135. P. 137-157.
  • Костенко В.В., Мокеева И.Г. Исследование влияния кабеля связи на маневренность телеуправляемого подводного аппарата//Подводные исследования и робототехника. 2009. № 1 (7). С. 22-27.
  • Костенко В.В., Львов О.Ю. Комбинированная система связи и навигации автономного подводного робота с поплавковым модулем//Подводные исследования и робототехника. 2017. № 1 (23). С. 31-43.
  • Ваулин Ю.В., Костенко В.В., Мокеева И.Г., Матвиенко Ю.В., Рылов Н.И. Особенности координирования донных источников навигационных сигналов с использованием буксируемого антенного модуля//Подводные исследования и робототехника. 2018. № 2 (26). С. 4-11.
  • Choc Y.I., Casarella M.J. Hydrodynamic resistance of towed cables//Journal of Hydronautics. 1971. Vol. 5, No. 4. P. 126-131.
  • Пешков И.Б. Подводные кабели: современное состояние и тенденции развития. Обзор//Кабели и провода. 2013. № 5 (342). С. 9-15.
  • International Cable Protection Committee . URL: https://www.iscpc.org (дата обращения 15.01.2019).
  • Киреев В.И., Пантелеев А.В. Численные методы в примерах и задачах: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 2000. 376 с.
  • Huang S. Dynamic analysis of three-dimensional marine cables//Ocean Engineering. 1994. Vol. 21, No. 6. P. 587-605.
  • Aamo O., Fossen T. Finite element modeling of moored vessels//Mathematical and Computer Modeling of Dynamical Systems. 2001. Vol. 7, No. 1. P. 47-75.
  • Matulea I.C., Năstase A.T., Tălmacia N., Slămnoiu G., Gonçalves-Coelho A.M. On the equilibrium configuration of mooring and towing cables//Applied Ocean Research. 2008 Vol. 30, No. 2. P. 81-91.
  • Потемкин В.Г. Введение в MATLAB. М.: Диалог-МИФИ. 2000.
  • Johannessen J.A., Pripp T., Eldevik T. GOCE studies of mean dynamic topography and ocean circulation in the Nordic Seas . URL: https://www.researchgate.net/publication/258779193_GOCE_studies_of_mean_dynamic_topography_and_ocean_circulation_in_the_Nordic_Seas (дата обращения 15.01.2019).
  • Мирзоев Д.А., Ибрагимов И.Э., Архипова О.Л. Освоение углеводородных ресурсов арктики инновационными подводными технологиями//Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений. 2012. № 3. С. 49-53.
Еще
Статья научная