拖曳线列阵声呐系统作为一种水声勘探设备,被应用于多种水下勘探作业。本论文研究的拖曳线列阵声呐系统由拖船、绞车、限位孔、拖曳缆和线列阵声呐组成,线列阵声呐包括连接架、两侧连接链、挂载架和挂载声呐。由于在工作时,拖曳线列阵声呐系统受拖船运动、拖曳缆下放长度和海流等因素影响,其工作姿态和各部件载荷会发生变化。为使操作人员能够了解到线列阵声呐的实时姿态和载荷,本论文对拖曳线列阵声呐系统进行了建模与分析。本文通过数值模拟分析,重点研究了波浪、拖船航速、拖曳缆下放长度等关键因素对拖曳线列阵声呐系统运动响应的影响。数值模拟分析表明:随着拖船航速的增大,拖曳缆顶端张力减小,但拖曳缆在限位孔处和末端的张力增大,连接链载荷随之增大,导致拖曳缆和线列阵声呐倾角增大;浪向为90°和180°时,拖曳缆张力的变化范围较大,易出现较大张力;在限位孔处,拖曳缆张力受浪向的影响最为明显;拖曳缆下放长度增大会使连接链倾角变化范围减小,使线列阵声呐姿态更加稳定。此外,为保证工作时系统的安全性,需要对拖曳线列阵系统水下拖体的姿态和受力情况进行实时监控。因此,本文依据系统监测信息,在不考虑惯性力的前提下,基于线列阵声呐数值计算模型开发了拖曳线列阵实时载荷与姿态分析程序,并与Orca Flex的计算结果进行比较,数值对比分析表明:本文设计开发的程序计算结果与Orca Flex计算结果相一致,且关键部位载荷的相对误差不超过10%,可以实现对线列阵声呐实时水下姿态和关键部位载荷的分析,给系统的安全性评估提供重要依据。最后,本文基于拖曳线列阵实时载荷与姿态分析程序开发了拖曳线列阵声呐载荷与姿态虚拟现实软件,实现了对主要承力部件实时载荷的监控,对使用过程中可能出现的安全问题进行预警,确保工作时系统的安全。