基于有限元法的气垫船轴系回旋振动特性计算

以气垫船垫升轴系为研究对象,建立计算模型,利用有限元计算软件分析陀螺效应对气垫船垫升轴系回旋振动的影响。采用计算多个轴承支撑刚度的方法,在不考虑船体刚度及考虑船体刚度2种情况下,计算垫升轴系的一次共振转速范围及叶片次共振转速范围,并对照工作转速,给出其回旋振动安全的结论。同时通过文献实验数据与数值计算的对比验证了计算模型的正确性,为气垫船垫升轴系的安全运行提供参考。     

气垫船垫升风机的振动试验研究及模态分析

垫升风机是气垫船的关键设备,是气垫船振动噪音的主要激励源之一。通过分析某气垫船左舷垫升风机的设计特点,选择关键位置开展振动响应频谱测量,分析不同测点位置、不同转速条件下测点的振动烈度响应。采用有限元方法分析单舷垫升风机的固有频率和振型,研究影响垫升风机振动的主要因素。在此基础上,提出降低垫升风机振动的措施,并基于试验评估实际降振效果,其可作为气垫船垫升风机设计的技术参考。     

变型设计应用于气垫船垫升风机的探讨

本文阐述了变型设计方法在气垫船垫升风机设计上应用，气垫船垫升风机的设计长期以来困惑着设计者，因为可供参考的母型风机甚少，用经过初步试验的此法可扩大现有母型风机的使用范围。     

气垫船垫升风机的振动分析及减振试验

通过分析某气垫船左舷垫升风机的设计特点,选择关键位置开展振动响应频谱测量,分析不同测点位置、不同转速条件下测点的振动响应。采用有限元方法分析单舷垫升风机的固有频率和振型,研究影响垫升风机振动的主要因素。在此基础上,提出降低垫升风机振动的措施,并基于试验评估实际降振效果,其可作为气垫船垫升风机设计的技术参考。     

典型工况下的全垫升气垫船总强度评估方法

全垫升气垫船是一种特种的高性能船舶,具有优越的适应性与快速性,由于其特殊的运行方式和使用需求,使得它们的结构形式多样、内部结构层次繁多,目前还没有一套完全成熟的规范和准则来评估气垫船结构强度,且单纯依靠规范计算进行气垫船结构设计亦很难满足其结构强度要求。本文根据全垫升气垫船结构特点,针对其垫升航行和排水航行2种典型运行状态,在对气垫船载荷分量的确定方法及加载方式分析的基础上,通过基于等效设计波法的直接计算法对气垫船总强度校核方法进行研究,为全垫升气垫船总强度评估提供了有效的技术支撑。     

基于MATLAB/SIMULINK的气垫船动力系统仿真研究

开展气垫船动力系统仿真是研究气垫船动力系统动态性能的重要手段.建立了某型全垫升气垫船推进、垫升系统及船体的数学模型,采用系统仿真的方法,建立了基于MATLAB/SIMULINK仿真平台的仿真模型.通过选择典型工况和参数设定值对仿真模型和程序进行校核和调试,并以此仿真模型对几种典型工况的动态性能进行了仿真计算.研究结果可为该型船动力系统的设计、试验和使用提供参考.     

艏喷管在全垫升气垫船上的设计与应用

全垫升气垫船垫态航行时,船体下部围裙形成的高压气垫将船几乎托离于运行表面,依靠空气螺旋桨向前推进。此时,阻尼小且低速时舵效差,抗侧风能力差且低速操纵性不佳。这是全垫升气垫船的不足之处,尤其在狭窄多湾河道和多风环境下使用时,该缺点尤为明显。为此,文中从气动力设计、装置实现及操控性等方面,系统研究了独立风机供气的艏喷管在气垫船上的设计与应用,后期的样艇航行试验也证实了装备的艏喷管已达到设计目标。     

气垫船垫升风机下蜗壳结构优化设计方法

下蜗壳结构是垫升风机与气垫船之间的关键部件,承担载荷传递和振动传递的作用,是影响气垫船结构设计安全的重要因素之一。通过对气垫船及垫升风机的工作方式分析,识别下蜗壳结构的主要结构风险,提出其结构分析要点及其优化设计方法。以某型气垫船垫升风机的下蜗壳结构为例,研究提出结构优化方案以解决原结构振动超标的问题,并从振动、强度、刚度和疲劳等方面分析结构优化设计方案的实际效果,可作为气垫船垫升风机下蜗壳结构设计的技术参考。     

气垫船波浪载荷预报方法研究

高速气垫船对船体结构重量控制严格,而合理确定作用于船体的波浪载荷是结构设计、优化和安全性评估的基础。本文在气垫船船体结构受力特点分析的基础上,采用“分段船模”模型试验方法对目标气垫船开展了波浪载荷预报研究,重点解决了试验模型垫升系统动力特征相似、重量控制等关键问题。试验结果能反映目标气垫船围裙气垫的响应特点,说明所用分段船模试验方法预报气垫船运动与载荷的结果可信。基于此,对目标气垫船波浪载荷设计值的规范计算结果表明,给定的载荷规范计算方法可为气垫船结构设计提供参考。     

旅游用全垫升气垫船动力系统设计

气垫船动力系统增加了为气垫供气用的垫升风机,同时采用空气螺旋桨推进,整个动力系统设计复杂。介绍了旅游用全垫升气垫船动力装置设置、推进垫升系统布置及动力系统的设计特点,部分设计创新可为未来的气垫船设计积累一定的经验。     

某气垫船动力系统仿真研究

气垫船动力系统仿真是研究气垫船动力系统性能的一种重要手段,可为气垫船动力控制系统的设计提供依据。文章通过建立某全垫升气垫船动力系统及船体数学模型,采用仿真方法,研究起动过程和变工况下该气垫船的动力系统性能变化情况。研究结果可为类似的气垫船动力系统设计提供参考。     

安徽内河气垫客船的设计与研制

本文介绍了交通部上海船舶运输科学研究所与安徽省交通厅共同研制的内河侧壁式气垫船。该气垫船具有下列特点:高长宽比,全玻璃钢船体结构,单喷水推进器,多风机垫升系统,桨扇联动。实船试验和试航结果表明,该气垫船具有良好的快速性、适航性、操纵性和营运经济性。     

基于二次开发的CATIA三维建模在全垫升气垫船设计中的应用

全垫升气垫船的船体外形结构不再着重考虑水动力性能,而是采用浮箱结构,其折角面、断阶面与倒圆较多,另有垫升风机在浮箱上的出风开口等,空间形状复杂。此外还有风机、导管桨、空气舵、围裙等特种设备,适于用参数化软件CATIA作二次开发来进行三维建模。在CATIA中作了一些二次开发以方便建模,详细介绍了一条全垫升气垫船的三维建模过程,并就CATIA曲面展开功能在柔性围裙设计制造中的应用进行探讨。     

基于模型试验的气垫船低速破冰机理研究

为探索气垫船低速航行时的破冰机理,在低温拖曳冰水池中开展了系列模型试验研究.在模型试验中,以一艘内河自航气垫破冰船为原型,分别基于弗汝德和柯西相似准则建立了合理的模型试验相似体系.结合原型结构信息和实验室条件,确定了适当的模型比尺,从而加工制作了与原型结构相似的气垫船模型.气垫船模型同样由垫升风机、气道结构、支撑结构和围裙结构四部分组成.在各组试验中,调节气垫船模型的垫升高度,在试验拖车驱动下以相同的航速穿过模型冰排,并在试验过程中使用测力传感器和压力传感器测量结构的航行阻力和垫升压力.通过细致观察气垫船模型与模型冰排的相互作用过程,结合测得的航行阻力和垫升压力,解析了气垫船的破冰过程,揭示了气垫船在低速航行时破冰的关键机理.通过试验发现,气垫船只有达到一定吃水深度时才能有效破冰.气垫船低速航行时的破冰机理是在冰下形成稳定的气腔,促使冰排在上部结构和下部高压气体的共同作用下发生弯曲破坏.     

气垫船垫升风扇

本文系统简要介绍了国内外气垫船垫升风扇研制和技术概况,重点阐述了垫升风扇设计思想和方法,对风扇强度、防腐技术及其在气垫船上的应用进行了分析,以有助于垫升风扇研究设计随着气垫船技术的发展有所突破。     

我国研制气垫船始末

气垫船是利用大功率风机将高压空气压入船底形成气垫，将船体托离水面从而高速航行的船只。40多年来，我国依靠自己的技术力量，通过原理研究、模型试验和试用，已基本掌握了全垫升式和侧壁式气垫船技术，进入实用化船型研制和应用阶段。[编者按]     

内河船舶极限强度计算的逐步破坏法程序设计

在船舶设计与强度评估中,为更加真实地了解船体结构的安全极限,要求计算船体梁的极限强度。逐步破坏法由于其计算效率高,结果比较可靠,被广泛运用于大型海船设计,但在内河船舶设计规范中,至今尚无有关极限强度的条款。通过非线性有限元程序计算得到加筋板单元平均应力应变关系,并与Rahman法、CSR法以及ISUM方法计算得到的应力应变关系曲线进行对比,以验证其可靠性。然后,按照一定的规律建立符合内河船舶构造的加筋板单元应力应变关系数据库,并编写逐步破坏法计算程序,在计算过程中,其能根据加筋板单元尺寸自动选取对应的关系曲线;对参数超出数据库的情况,则通过插值实现。     

气垫船围裙成型数值计算与试验研究

气垫船围裙为三维复杂柔性结构，承受的外载荷复杂，其成型计算具有强非线性特点，一直是气垫船研究的重点和难点。论文以某极地运输气垫船围裙为研究对象，采用有限元方法，基于动态显式求解法计算了围裙典型分段和全船围裙的成型，并通过围裙典型分段模型成型试验和气垫船缩尺船模陆上静垫升试验分别对围裙成型计算方法及其对陆上静垫升特性的影响进行了分析。结果表明，基于有限元法的围裙成型计算方法较传统解析方法精度更高，与成型试验结果相比误差更小；全船围裙成型有限元计算结果与典型分段计算结果基本一致，基于全船围裙有限元法计算得到的静垫升特性参数预报精度较高，对提高气垫船总体性能预报精度具有指导意义。     

芬兰气垫巡逻艇T-2000设计特点与总体性能分析

芬兰气垫巡逻艇T-2000是近期设计建造的一型全垫升气垫船,用于岛屿间的快速巡逻。其采用CDIM-SDD的第二代深型响应围裙系统、全新构型的首部矢量喷管,具有突出的快速性、操纵性及航行安全性,海试中创造了超过70 kn的气垫船最高航速,在众多岛屿之间操纵灵活便捷。为满足隐身要求,除采用低构型首部矢量喷管外,还采用多角形内倾复合材料上层建筑、低速大直径垫升风机与导管空气螺旋桨、风机全部顶部进气、主机冲压进气与水平向后直排出气等多项新技术。T-2000优良的总体性能以及新颖的设计理念和先进技术,值得国内设计人员学习与借鉴。     

滚动轴承在全垫升气垫船轴系中的应用

气垫船通常采用滚动轴承作为轴系的支承轴承,而全垫升气垫船轴系中的滚动轴承工作条件相当严苛。因此,对于滚动轴承的正确选型,以及对于润滑与密封等的全面考量,是设计人员必须面对的问题,同时也是全垫升气垫船推进与垫升系统能否可靠工作的关键之一。文中对气垫船滚动轴承的使用条件、选型、安装配合要求、润滑与密封等方面进行分析与介绍,并举例说明滚动轴承在气垫船轴系上的应用。