一种近水面拖曳式浮标的设计及仿真分析

秦 成，史淑玲

（1.北京7220信箱，北京 100071；2.北京北方车辆集团有限公司，北京 100072）

21世纪是海洋的世纪，加强海洋的开发利用关系到国家的安全和长远发展，同时，为了实现海洋经济的可持续发展，在开发海洋的同时，必须加强对海洋环境的监测和保护。目前拖曳系统被广泛用于海洋监测和海洋环境调查[1，2]。

拖曳系统一般由浮标和缆绳等组成，由船舶拖带并通过浮标中携带的探测设备实现海洋环境监测。在海洋环境监测过程中，海上风浪流等自然因素都会对拖曳系统造成干扰，因此，拖曳式浮标设计中必须要实现浮标的拖曳稳定性和良好的可操控性[3-9]。基于以上要求，本文进行了一种近水面拖曳式浮标总体设计和仿真分析。

1 拖曳式浮标的总体设计

根据拖曳式浮标的使用环境及布设手段要求，确定了浮标的设计要求，如表1所示。

表1 浮标的设计要求

为降低拖曳阻力，本拖曳浮标外形采用流线型设计，并采用Rhinoceros软件对浮标的流线进行了优化设计，如图1所示为得到的浮标设计方案。

图1 浮标Rhinoceros流线优化设计

浮标主要由艇体、系留环、方位灯、水平翼、垂直翼、仪器舱、尾盖等部分构成，如图2所示。

图2 浮标组成图

艇体由内部发泡体和外层聚氨酯高分子层制成，艇体前端装有系留环，两侧和尾部装有平衡翼，顶部设有方位灯，其闪光灯用于夜间补给；垂直翼主要起导向作用（与舵相似）；水平翼是在拖曳时产生升力。

艇体外层由高性能TPU聚合材料构成，具有弹性，能有效避免收放接触冲击损伤。……