大尺度桅杆结构缩比试验中的相似关系

基于双缩尺比,将桅杆视为变截面梁,提出大尺度桅杆结构缩比试验中总体强度和振动的相似关系。应用PATRAN软件,对桅杆结构强度和振动进行数值仿真,通过桅杆原型和缩比模型的对比分析,验证相似关系的有效性。     

双壳油船破舱原油泄漏缩尺模型相似准则

为使双壳油船原油泄漏缩尺模型试验能真实地反映事故原型,需确定各相似准则的重要程度。针对油舱原油泄漏过程,基于相似理论,采用量纲分析的方法推导较完整的相似准则数群,根据不同相似准则的组合建立3种缩尺模型。进行原型和不同相似准则缩尺模型的数值试验,并根据相似关系将缩尺模型试验的泄漏持续时间、泄漏总量等宏观泄漏特征参数反推回原型,与原型数值试验结果相对比。采用黏性流体动力学理论分析各种作用力对泄漏过程的影响。结果表明:弗汝德相似准则和雷诺相似准则是原油泄漏缩尺模型试验必须依据的准则,韦伯相似准则可不予考虑。在试验油品和原油密度相同的情况下,缩尺模型试验结果与原型最为接近。针对不同泄漏阶段,应采用不同的缩尺模型进行试验。     

综合集成桅杆的简化研究

针对缩尺模型制作,利用Patran软件对实船桅杆原型和简化后的模型进行数值仿真,从振动和结构刚度两个方面与桅杆原型对比,依次考虑01甲板下横舱壁、围住桅杆的各分层甲板以及分层甲板之间舱室隔板的影响,结果表明,各分层甲板以及分层甲板之间的舱室隔板对桅杆的结构性能影响较大。考虑缩尺模型制作焊接局限,对分层甲板之间的舱室隔板进行等效简化,简化后的模型与桅杆原型吻合较好。     

基于相似理论的海洋温跃层模拟水池研究

为模拟海洋温跃层环境,检验所设计的水下热滑翔机在温跃层中的水动力性能,根据相似理论分析了温度梯度为0.2℃/m及水深10 m以下的海洋温跃层模拟水池的各项特征:缩尺比、水池主尺度、温度场和动力相似数。采用数值计算和理论计算方法,预测了设计水池中的待试模型与实体水下热滑翔机的阻力,并对二者进行比较,验证了所设计的水池模拟的水动力效果。以传感器阵列测量水池的温度梯度,验证了温度场相似的设计目标。通过研究和试验,验证了海洋温跃层模拟水池的可行性和可靠性。研究表明:用于水下热滑翔机水动力及相变性能研究的海洋温跃层模拟水池,其水流温度梯度需为实际温跃层温度梯度的缩尺比的平方倍;模拟海洋温跃层的室内水池通过选取合理的几何尺寸,可以抑制阻塞效应、浅水效应及池壁效应的不良影响。     

船舶主汽轮机汽缸刚度分析

船舶设备的振动特性和破坏程度直接影响到船舶的安全,而主汽轮机汽缸的刚度和模态直接影响船舶的振动特性。文章利用相似理论对实际模型进行缩尺比,用AutoCAD软件去设计缩比模型的工装件样式,然后用Hypermesh软件建立缩比模型以及工装件的有限元模型,最后用Abaqus软件对汽缸模型和工装件两部分进行强度校核。将缩尺比模型转换到实际的模型中的模态和静刚度研究,进而确定动刚度,有助于更好地了解舰船主汽轮机的刚度和振动特性,并提高舰船的可靠性和安全性。     

尺度效应对喷水推进系统进出口流场及推力影响分析

本文以喷水推进船为研究对象,采用数值计算方法计算不同缩尺比喷水推进系统的水动力性能。通过比较不同缩尺比喷水推进进出口的速度场和出口不均匀度,认为在缩尺比较大时,缩尺比对喷水推进进出口速度场影响较小。将模型尺度推力换算成实型推力时,引入无因次系数C,该系数会随着缩尺比的增加而不断增加。通过计算不同缩尺比喷水推进泵的C值,可以拟合出一条曲线,通过拟合出的曲线可以求出实泵的C值,最终可以将模型喷泵产生的推力通过相似换算得到实泵产生的推力。这对喷水推进装置的设计和喷水推进船的快速性预报具有重要的指导意义。     

两种典型桅杆的多极化RCS统计分析

对舰船RCS基本统计量进行归类和分析,以桁架式和封闭式桅杆缩比模型为研究对象,基于快速多极子方法,对其在各种极化组合下的单站RCS进行计算和统计分析.结果显示：桅杆的RCS随雷达波入射姿态角有较多的起伏,且幅值较大,RCS序列密度峰值偏向低于平均值方向.封闭式桅杆比桁架式桅杆的整体的隐身效果更好,但在当舰船处于最不利角度时封闭式桅杆的隐身效果并不一定占优.RCS分布在不同极化方式下均存在差异,在进行桅杆隐身设计或分类识别时应不建议考评单个极化方式,但可忽略交叉极化工况.     

英国45型驱逐舰桅杆的隐身性能分析

桅杆作为舰船雷达反射的重要源,将直接影响到舰船的整体隐身性能.基于特定的雷达探测条件,采用物理光学法,针对英国45型驱逐舰桅杆RCS的分布情况进行计算,并结合电磁理论对该舰船桅杆的雷达散射机制进行研究.在此基础上,分别以威胁区域内RCS的最大值、平均值、雷达检测的平均概率及大于临界RCS值概率的4种已有指标对不同围板倾角桅杆模型的隐身性能进行多重评估,并提出修改方案.结果表明,原桅杆模型各项指标良好,该舰船桅杆设计较为合理.     

复合材料帆船桅杆强度可靠性分析

针对帆船桅杆失效事件,基于船舶领域可靠度理论,对复合材料帆船桅杆的可靠度进行计算。建立复合材料帆船桅杆的有限元模型,对某一铺层方案进行强度校核。基于可靠性理论,采用JC法和Matlab软件对复合材料帆船桅杆的强度可靠性进行分析,最终得到复合材料桅杆的可靠性指标。该研究能避免传统强度校核采用的确定性方法不能保证结构每个位置在一定概率下都是安全的缺点,对复合材料桅杆的结构可靠性研究具有一定的参考价值。     

复合材料桅杆层合板刚强度分析研究

针对封闭式桅杆中复合材料层合板结构进行设计,提出复合材料层合板结构设计方案。综合利用有限元软件ANSYS和相关强度准则对桅杆的复合材料部分进行强度和刚度校核,分析并总结出相关特性。确定并得出满足要求的复合材料层合板厚组合,实现复合材料桅杆的优化设计。并验证了设计的可行性,为复合材料桅杆以后的设计研究提供参考。     

水下冲击波作用下大缩比异化模型的数值模拟

以双层加肋圆柱壳结构为模型,采用数值方法对结构在水下爆炸冲击载荷作用下的动响应相似性进行研究,在完全几何相似的条件下,在弹性范围内,应用相似规律可将模型实验的结果推广到原型。但由于所有构件尺寸都按同一比例作几何相似,尤其是大缩比时,将导致某些构件(如型材等)的尺寸过小,模型实际建造难以实现,为此,将相似模型作为基础标准形式,根据实际情况对模型进行一定程度的变异,并分别采用了材料等效法和摊板厚法对相似模型进行变异。研究结果表明:材料等效法能较好地通过变异模型反映相似模型结构振动响应特性,但不适合模拟相似模型结构的应力变化;摊板厚法简单易实施,但由于变异模型局部刚度与真实情况不同,将导致实验结果误差过大。     

基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动模糊控制

舰船桅杆在恶劣海况环境下振动非常严重,特别是顶部雷达处有较大的转角振动,严重影响雷达追踪的分辨率.文章基于磁流变阻尼器(MR Damper),采用双输入单输出模糊控制算法实现桅杆振动半主动控制.针对磁流变阻尼器滞回模型具有高度非线性的特性,借助神经网络技术,建立其逆向动特性数学模型,从而达到实现半主动控制的目的.基于ANSYS平台采用APDL命令流仿真实现了桅杆结构振动的模糊半主动控制,仿真结果表明模糊控制能有效地减少桅杆顶部雷达的转角振动.     

应用TRIZ理论解决雷达桅结构振动问题研究

雷达桅是各类海上航行船舶必备的舾装件之一。船舶防泥沙压载舱使上层建筑增高,致使桅杆的高度增加以满足盲区要求,进而使雷达桅自身结构变得细高,增加了振动风险。本文基于发明问题解决理论的思想和方法,对雷达桅结构振动问题展开分析,利用系统功能分析、技术矛盾分析等工具提出雷达桅结构优化方案,并通过数值仿真进行验证。     

A general scaled model design method of stiffened plate subjected to combined longitudinal compression and lateral pressure considering the ultimate strength and collapse modes

A general and efficient scaled method for stiffened plates subjected to combined longitudinal compression and lateral pressure is proposed based on slenderness, simply by adjusting the number of stiffeners. The design method makes it easier to determine the dimensions of the scaled model for a given scale ratio compared with the previously proposed method. The emphasis is on the influence of the plate slenderness, the column slenderness, and the non-dimensional parameter of the lateral pressure on the ultimate strength. By maintaining the consistency of the plate slenderness and column slenderness, the proposed method is applicable for designing scaled models with materials of different yield stresses and Young's moduli. A similar effect of the lateral pressure on the ultimate strength of the prototype and scaled models is achieved by maintaining the non-dimensional parameter. In addition, the applicability of the scaled method to the initial deflection is considered, which provides a reference for similar models. The similitude of the scaled method is verified for several typical buckling modes, including the beam–column, tripping, web and overall collapse modes. Given the numerical results, the proposed general and fast scaled method can provide reasonable dimensions of scaled stiffened plates subjected to combined loads.     

基于SEA的船舶螺旋桨横振传递路径分析及降噪研究

采用统计能量分析(Statistical Energy Analysis, SEA)对某船螺旋桨轴横振在到舱室中产生的噪声进行了仿真,在图论框架下将SEA系统等效为赋权有向图,求解中高频振动能量传到舱室的主要传递路径。使用偏离算法从赋权图中得到了500条传递权重最大的路径,从而确定螺旋桨振动传递到主机舱和集控室的主要路径。分析结果显示,螺旋桨横振激励主要通过二层甲板的与横舱壁的耦合传递到船首方向的舱室产生噪音,双层底和船壳对振动传递影响较小。在传递路径结构和耦合连接处采取的降噪措施可使集控室的噪声在各频段降低3 dB。     

双壳驳模型的结构设计及约束扭转试验研究

本文从双壳驳模型结构设计、扭转试验技术两方面作了系统介绍。 在指导畸变模型设计的理论上,提出了两个独立的几何参数L、t的概念,基本解决了这类模型所必然存在的构件厚度与其它几何尺度不能取同一相似倍数的问题,从而使模型试验结果对实船进行相关预报成为可能。 在约束扭转试验技术方面,设计中采用了双滑轮悬吊支承,油顶-滑轮自平闭式加载系统,百分表随动臂架变形测量装置等,形成一套新的弯、扭组合测试技术,与国外类似试验相比,模型的边界条件更为合理。 本文结论对于箱形结构模型是适用的;所介绍的试验技术对于集装箱船、双体船、工程船和海洋平台等大比例尺模型试验具有一定的参考价值。     

复合材料—钢混合结构封闭式桅杆振动特性研究

由于隐身性的需求,复合材料—钢混合结构的封闭式桅杆逐渐在舰船上使用。开展了复合材料—钢混合结构封闭式桅杆的模态试验,通过实验检验了桅杆数值计算模型,并采用数值方法研究了雷达罩复合材料夹层板板厚对桅杆和顶部雷达罩振动特性的影响规律,通过研究发现复合材料夹层板振动特性良好。此外,根据八边形桅杆的数值计算结果提出了雷达罩总体和局部振动频率的预测方法,通过四边形和六边形桅杆的检验,证明此种预测方法具有普遍意义,为封闭式综合集成桅杆的结构设计提供了有益的参考。