基于AMESim的滑轮缓冲器动力学建模与仿真

[目的]针对传统滑轮缓冲器的缓冲性能不足以及阻拦索张力峰值过大的问题,[方法]采用基于行程可变阻尼的滑轮缓冲器替代传统滑轮缓冲器,应用AMESim软件对2种滑轮缓冲器进行建模与仿真分析。[结结果]结果表明:基于行程可变阻尼的滑轮缓冲器可以有效提高阻拦装置的各项拦截指标,且对舰载机冲击载荷的适应性良好。与传统滑轮缓冲器相比,其阻拦索张力峰值降低25%,舰载机最大加速度降低23%。[结结论]研究结果可为进一步改善舰载机阻拦装置的性能提供理论参考。     

钢制阻拦索与合成纤维制阻拦索性能分析

航母阻拦索是舰载机着舰时与阻拦装置接触的关键部件,是舰载机的"生命线",目前国内外航母多采用液压式阻拦装置,使用的是钢制阻拦索。为了满足舰载机重量范围更大的要求,人们将目光投向合成纤维制阻拦索,希望能成为新型阻拦索。对钢制阻拦索及合成纤维制阻拦索的结构特点及检测方法进行分析,针对舰载机着舰的对中及偏心情况,基于波动传载理论建立数学模型,对钢制阻拦索的应变载荷及合成纤维制阻拦索的拉伸力进行对比计算分析。研究结果表明:钢制阻拦索具有良好的抗拉强度及抗冲击能力,而合成纤维制阻拦索具有良好的强度重量比及柔性,较强的抗弯曲及抗冲击能力,在阻拦过程中受偏心程度的影响较小。     

MK7-3型拦阻装置缓冲系统动力学分析

分析了MK7-3型拦阻装置的工作原理,采用牛顿定律建立了滑轮缓冲装置和钢索末端缓冲装置的动力学模型.研究发现,滑轮缓冲装置可以有效地减小阻拦初期发生的钢索张力峰值;钢索末端缓冲系统可以减小动滑轮组和定滑轮组之间钢索的松弛,从而防止拦阻装置在阻拦过程中钢索出现颤动.     

MK7-3型拦阻装置滑轮运动特性分析

根据动滑轮和定滑轮的运动特点,研究了MK7-3型拦阻装置中滑轮组索在动滑轮组和定滑轮组中的缠绕方式,建立了拦阻装置动滑轮组和定滑轮组中各滑轮钢索拉出长度数学模型,分析了各滑轮的转速运动特点和滑轮轴承的磨损特点。研究发现:MK7-3型拦阻装置的钢索缠绕比是18∶1,阻拦机中靠近阻拦索的滑轮转速最快,与钢索末端缓冲装置相连的滑轮转速最慢。     

自动机缓冲器特性与动强度研究

自动机在射击过程中具有较大的后坐能量,这些后坐能量通过缓冲器进行消耗。为研究缓冲器主要性能参数---刚度、阻尼、预压力的变化对自动机后坐过程的影响以及最大后坐速度与摩擦力的关系,利用运动学仿真分析软件对某自动机缓冲器后坐过程与刚度、阻尼、预压力的关系进行了研究。研究表明,通过提高阻尼系数比降低刚度更能缓和冲击,且不需要延长后坐行程;考虑到共振对缓冲器活塞运动以及筒体形状精度的不利影响,利用有限元模态分析方法对缓冲器动强度与结构的关系进行了研究。分析结果为缓冲器性能参数优化设计提供参考,最终达到降低后坐冲击,提高射击精度和密集度的目的。     

航母舰载机降落制动滑跑距离分析及预报

舰载机成功钩住阻拦索后的减速制动作业受到阻拦索、空气阻力等众多因素的影响。是一个较为复杂的过程。以牛顿第二定律为基础,通过对基本关系方程的推导、求解,并考虑舰载机运动状态的主要影响因素,确定舰载机在航母甲板上减速制动过程中,其滑跑长度、瞬时速度、钩索速度、回航质量、阻拦索长度等基本要素之间的关系,并使用Mathematica软件解出关系式,预报同航舰载机在某条件下的减速制动过程及滑跑距离,最后绘制出二维及三维关系图谱,为相关舰艇的甲板主尺度估算及设计提供理论依据。     

基于极短期运动预报的舰载机着舰过程仿真分析

[目的]舰载机着舰过程是其整个飞行过程中的一个关键环节,由于受到舰船运动的影响,技术难度较大。[方法]基于舰船极短期运动预报,开展舰载机着舰过程的仿真研究。首先,基于传统的舰船极短期运动预报方法,采用波形匹配和仿射变换,提出一种最优预报算法的确定方法;然后,建立基于光波束导引的舰载机着舰导引系统模型,并提出3个衡量着舰导引系统性能的终端误差指标;最后,开展舰载机着舰过程的仿真研究,分析舰载机对光波束运动轨迹的跟踪偏差及落点分布,得到着舰终端误差。[结果]由仿真结果可知,舰载机的着舰点相对集中,大多位于理想着舰点范围内,着舰终端误差满足着舰引导系统规范的要求。[结论]研究成果对于舰载机的着舰引导具有参考价值。     

库仑阻尼在不同刚度抗冲隔离器中的作用分析

[目的]在被动式抗冲隔离器中,刚度与阻尼是降低瞬时冲击、减小振动传递的重要因素,因此选择合适的阻尼形式,考虑与之相适应的刚度成为关键。为此,[方法]基于所建立的库仑阻尼抗冲隔离系统模型,对库仑阻尼与线性弹簧、开关弹簧并联组合的隔离系统进行研究,利用具有指数规律特性的运动微分方程来表达系统模型,以探讨库仑阻尼在冲击隔离系统中的特性,并研究刚度形式及其大小对系统响应的作用规律。[结果]研究结果表明,库仑阻尼可以明显提高系统冲击隔离效率,降低相对位移幅值;在相同冲击环境下,库仑阻尼与开关弹簧组成的系统在抑制峰值、减小残余响应等方面均优于线性系统。[结论]所得结果对库仑阻尼在抗冲隔离的应用有一定的指导意义。     

舰载机阻尼着舰动力学建模

为了解决现有舰载机阻尼着舰动力学模型着舰时间较长与滑跑距离较远的问题,提出舰载机阻尼着舰动力学模型研究。采用转换方法对着舰坐标系进行选取转换,依据舰载机着舰运动学方程对舰载机进行模型化处理。根据模型特点对起落架结构进行简化,在此基础上依据刚体碰撞理论对阻尼着舰碰撞模型进行构建,并对阻尼着舰动力进行分析,实现舰载机阻尼着舰动力学模型的构建。通过实验得到,相较于现有的舰载飞机阻尼着舰动力学模型,构建的舰载机阻尼着舰动力学模型极大缩短了着舰时间与滑跑距离,充分说明构建的舰载机阻尼着舰动力学模型具备更好的性能。     

基于改进禁忌搜索算法的舰载机保障作业调度

[目的]舰载机出动能力是航母综合作战能力的重要指标,而舰载机保障作业调度将直接影响舰载机的出动能力,因此对舰载机保障作业进行合理调度能有效提高航母的作战能力。[方法]通过将舰载机保障作业调度问题转换成车间作业调度问题,建立保障作业调度模型。对传统禁忌搜索算法的初始解、搜索策略和禁忌列表长度进行改进,以减少最大完工时间为目标,提出一种改进的禁忌搜索算法来求解该模型。[结果]通过实验仿真验证了改进的禁忌搜索算法对于舰载机保障作业调度问题的适用性,且该改进算法在计算速度和优化结果方面均优于传统禁忌搜索算法。[结论]改进禁忌搜索算法可以有效地对舰载机保障作业调度问题进行求解。     

Ian航行横向补给高架索张力及张力波动控制参数仿真

采用多体动力学分析软件，建立航行横向补给高架索系统计算机仿真模型，对高架索张力和由于高架索张力波动引起的货物振动进行分析，提出高架索最优张力和张力控制参数，并分析重锤式一级张力补偿装置和液压绞车式高架索张力补偿装置的性能。     

SPS覆层船艏局部加强结构的抗砰击性能仿真分析

[目的]SPS夹层板具有优越的抗冲击性能,可应用于船艏局部加强设计中,以提升船艏的抗砰击性能。[方法]采用非线性有限元软件LS-DYNA,分析基于质量相当原则设计的SPS覆层船艏在外飘砰击载荷作用下的结构吸能、应力等力学行为,并与传统钢质船艏的吸能特性进行对比分析。[结果]研究结果表明,SPS覆层船艏的总体比吸能峰值与钢质船艏相比提升了18.2%;SPS覆层外板是船艏的主要吸能组件,与钢质外板相比,SPS覆层外板组件的比吸能峰值最大增幅为41.3%;SPS覆层船艏的内部板架应力峰值更小。[结论]将SPS覆层应用于船艏局部加强能显著提升结构的吸能效果,缓冲砰击载荷,降低内部结构应力,保障结构安全,是一种提高船艏总体砰击极限承载力的有效手段,研究结果可为高性能船舶设计制造提供参考。     

国产舰载机采用前轮拖曳弹射可行性探讨

弹射起飞在工程技术上是一种“以小代大”的做法，它能充分克服舰载机自身动力不足的弱点，使其能以较大的起飞重量起飞离舰，自飞机上舰以来一直是人们解决其短距起飞的“最佳选择”。在出现了滑跃起飞方式后，曾经有观点认为战斗机的陆改舰采用滑跃起飞最为简单，但俄罗斯苏-55的发展实践却说明这种看法并不完全正确。人们现在已经意识到，陆基战机上舰还是采用弹射起飞更能达到改装的目的，只需要适当加强机身和起落架强度、在机身上安装弹射受力和着舰阻拦钩就可以了。当然。这也要看采用什么样的弹射联接方式，如果是拖索弹射，则改装是非常简单的；但如果是要采用前轮拖曳弹射方式，则情况又有所不同。早期的舰载水上侦察机是通过一个弹射滑轮与机身联接的，而在二战前和二战后数年时间中，舰载机从航母上弹射起飞一直采用的是拖索弹射。第二代舰载机上舰后，前轮拖曳弹射逐渐代替了拖索弹射。前轮拖曳弹射方式是把弹射钩设置在前起落架上，以致舰载机的前起落架就显得“与众不同”，并成为舰载机付出结构增重代价的重要原因。最近人们在讨论我国歼-10舰载前途时，就因为其腹部进气方式而被认为是不适合改装成弹射起飞舰载机。     

航行横向补给高架索恒张力系统动态性能仿真

高架索恒张力控制系统是海上航行横向补给装置的关键技术,建立了蓄能器式恒张力高架索绞车系统的数学模型,利用Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,对某型国外横向补给装置的高架索恒张力系统进行了仿真,仿真结果符合实际使用情况。通过对影响高架索恒张力波动的主要设计参数的仿真,如液压系统阻尼、高压蓄能器气体容量和补给时两船相对运动速度,提出了相应的系统设计和使用建议。     

基于基本空间组合关系的舰载机机库布列算法

[目的]提出一种优化航空母舰机库甲板舰载机布列的算法.[方法]针对机库内舰载机混搭布列问题,基于基本空间组合关系,建立组合关系库,优化解空间,将有约束的二维排样问题转换为组合优化问题.然后,再以最大舰载机数量与最大可紧急出动舰载机数量为目标,建立机库布列模型,并利用一种启发式算法求解该模型.[结果]以"尼米兹"级航空母...     

舰载机典型调运方案推演与时序优化

[目的]为提高舰载机甲板调运效率,开展舰载机调运路径与时序的快速规划研究.[方法]建立一种基于网络拓扑结构的调运路径快速规划方法,引入舰载机运动模型和轨迹跟踪控制方法,建立仿真推演模型.以典型出动回收作业为例探讨舰载机调运约束条件、调运原则以及优化目标,提出一种调运时序快速优化方法.[结果]仿真推演结果显示,优化算法可...     

基于重叠网格方法的水轮机非定常水动力数值仿真

[目的]为了研究海流环境条件下水轮机的非定常水动力性能,[方法]采用基于重叠网格的动态流体固态相互作用(DFBI)方法,对水轮机在不同来流条件下的非定常水动力性能进行仿真分析。[结结果]研究结果表明:采用基于重叠网格的DFBI方法可以实现在启动过程的起步、加速和稳定3个阶段对水轮机转速、力矩和流场等瞬态参数进行监测;水轮机获能系数Cp在设计流速1.2 m/s附近出现峰值0.24,在流速动态变化条件下,水轮机的平均获能系数约为0.181,与设计流速为1.2 m/s时的获能系数相比下降了约33%。[结论]采用的基于重叠网格的DFBI数值仿真方法能够对实际海流情况下的水轮机被动旋转水动力特性进行监测,对实际工程设计具有较好的参考价值。     

基于统计能量分析的船舶舱室阻尼降噪布置优化北大核心CSCD

[目的]对船舶舱室噪声阻尼控制进行布置优化研究,以提高阻尼减振降噪效果和降低阻尼重量。[方方法]首先,基于SEA理论,对声腔子系统的A计权声压级关于子系统阻尼损耗因子的一阶灵敏度进行理论推导与数值分析。同时,提出阻尼材料的布置数学优化模型并设计优化程序,运用MATLAB对VA One进行二次开发,建立舱室噪声阻尼控制布置优化系统。然后,在此基础上,将阻尼敷设分为5个区域,每个区域的阻尼厚度比为优化变量,以阻尼涂层的总重量为目标函数,以目标舱室的A计权声压级为约束条件,建立实船SEA优化模型并进行布置优化数值研究。[结果]研究结果表明,通过优化程序计算可以得到各区域阻尼敷设的最佳厚度,优化后的阻尼重量可减轻60.4%,有效提高了单位重量阻尼的降噪效果。[结论]该研究成功解决了舱室阻尼降噪的阻尼敷设位置和厚度的选择难题,为阻尼的声学设计提供了可靠的分析方法和指导。     

基于统计能量分析的船舶舱室阻尼降噪布置优化

[目的]对船舶舱室噪声阻尼控制进行布置优化研究,以提高阻尼减振降噪效果和降低阻尼重量。[方方法]首先,基于SEA理论,对声腔子系统的A计权声压级关于子系统阻尼损耗因子的一阶灵敏度进行理论推导与数值分析。同时,提出阻尼材料的布置数学优化模型并设计优化程序,运用MATLAB对VA One进行二次开发,建立舱室噪声阻尼控制布置优化系统。然后,在此基础上,将阻尼敷设分为5个区域,每个区域的阻尼厚度比为优化变量,以阻尼涂层的总重量为目标函数,以目标舱室的A计权声压级为约束条件,建立实船SEA优化模型并进行布置优化数值研究。[结果]研究结果表明,通过优化程序计算可以得到各区域阻尼敷设的最佳厚度,优化后的阻尼重量可减轻60.4%,有效提高了单位重量阻尼的降噪效果。[结论]该研究成功解决了舱室阻尼降噪的阻尼敷设位置和厚度的选择难题,为阻尼的声学设计提供了可靠的分析方法和指导。     

MK7-3型阻拦装置定长冲跑控制阀结构特点及控制规律

定长冲跑控制阀是大型航空母舰拦阻索装置的核心部件。本文以美国MK7-3型阻拦索装置为例,分析了其结构组成特点,研究了阻拦力的基本控制原理,并讨论了飞机重量设置不准确时对阻拦力过载的影响。结果表明,重量设置偏小和偏大都可能产生大过载造成飞机损伤或者人员伤亡,甚至导致阻拦作业失败。