气垫船在内压作用下的水下辐射声功率分析

[目的]旨在研究气垫内压对气垫船水下辐射噪声的影响规律。[方法]以某气垫船为研究对象,首先,根据Newton–Raphson迭代法模拟气垫内压下围裙的成形过程;然后,基于声-固耦合有限元法建立气垫船围裙-气垫-周围水域的耦合模型,并采用模态试验对数值模型予以修正;最后,分析围裙所受压力和气垫压陷深度对气垫船水下辐射声功率的影响。[结果]研究表明：水下辐射噪声与气垫内压呈正相关,气垫内压每增加1 000 Pa,其水下辐射的总声功率级增加约0.97 dB;增大气垫船围裙刚度可有效降低气垫船低频段水下辐射声功率,增大气垫压陷深度则会增大较高频段的声功率级峰值,且使峰值位置向低频偏移。[结论]研究揭示了气垫内压对气垫船水下辐射声功率的影响规律,对气垫船水下辐射噪声的评估与数值预报具有重要指导意义。     

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。     

浅谈全垫升气垫船操纵装置的设计

全垫升气垫船的操纵性是研究其在气垫状态下,通过操舵或运用其他型式的操纵装置(如围裙提升,围裙平移,侧风门,旋转喷管,起落水杆等)来改变或保持气垫船运动状态的能力。气垫船操纵性和常规船一样兼有两方面的内容:一是航向稳定性,使气垫船保持在指定航向上气垫航行的能力,也就是运动稳定性;     

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。     

减阻,减摇的响应围裙研究

本文根据围裙柔性动力学的理论分析,并应用系统分析和反馈原理,把气垫船的柔性围裙简化为一个二自由度的气弹和水弹的动力反馈系统,提出了气弹增益、水弹增益、响应度和隔振因子等物理概念。通过船模水池试验和分析,深入地讨论了响应围裙减阻和减摇的原理以及围裙气垫系统参数设计对全垫升气垫船性能的影响.     

考虑弹性形变的气垫船低速破冰仿真分析

论文重点探讨了气垫船在低速模式下的破冰机理与受力形式。采用理想化破冰假设，考虑气垫围裙的弹性形变，基于简化的环向裂纹法求解气垫船在全冰面上低速破冰过程中所受的冰力。基于公开发表的气垫船模型试验数据开展仿真分析，计算不同船首形状下的冰阻力，以此解释破冰气垫船船首形状多为扁平的原因。研究表明，在考虑气垫船弹性形变的情况下，载荷时历曲线呈现较强的震荡，表现出很强的非线性；在其他条件不变的情况下，船首形状越接近扁平，所受冰阻力越小。冰载荷分析对于设计气垫破冰船具有一定的应用价值。     

气垫围裙连接结构数值仿真及改进设计

[目的]气垫围裙连接结构设计目前多采用经验公式的方法,采用数值仿真方法的较少.针对围裙连接结构的特殊性,提出考虑螺栓连接、多构件复杂接触以及围裙与金属构件相互作用等因素的连接件三维有限元模型构建方法,从而为围裙连接结构设计提供有效的手段.[方法]以气垫船艏部围裙连接结构为例,构建相应的精细化模型,然后根据某气垫船围裙系...     

气垫船模围裙振动平台试验与理论研究

结合气垫船模围裙振动试验平台项目,用L abV IEW语言开发了该试验平台的测试系统,并测得某中型气垫船相应船模的升沉、纵摇与横摇的频率响应。利用传递矩阵的形式推导了耐波性计算公式,对该船模相应实船进行理论计算,验证了气垫内空气可压缩性对该类大中型气垫船升沉运动响应的重要性。同时分析了实船计算结果与振动平台试验值之间存在差别的原因。     

大型全垫升气垫船设计初探

通过对全垫升气垫船气垫参数、动力系统、围裙系统、横稳性和操纵性等方面进行分析,对大型全垫升气垫船的设计进行初步的探索。     

气垫船高速纵稳性与艏裙流体动力性能分析

在气动力与水动力的联合作用下,艏部围裙的响应度及抗缩进能力与气垫船的阻力、纵稳性及耐波性密切相关。该文结合气垫船的升沉、纵倾及艏部围裙在气动力和水动力联合作用下的响应特性,对全垫升气垫船艏部围裙响应性能、抗缩进性能和高速纵稳性计算方法进行了初步的探讨和研究。     

美计划研制“DD-X”系列新型军舰

“贼鸥”级气垫登陆艇,是当今世界上最大的气垫登陆艇,满载排水量达370吨,为美国现役LCAC气垫登陆艇的7倍。“贼鸥”级是前苏联研制装备的,采用侧壁式气垫技术,与常见的穿着大大“围裙”的气垫船相比,侧壁式气垫船的船舷两侧有刚性侧壁插入水中,因而其航行阻力较大,且不具备两栖性。但是,它的航行性能、经济     

全垫升气垫船高速埋首与低速侧翻的机理分析及应对措施

全垫升气垫船设有独特的柔性围裙系统,高速埋首是气垫船特有的三大安全风险之一。随着围裙技术的发展以及操控安全限界的规范,气垫船发生埋首的概率越来越低,但在实际使用中,高速埋首与低速大幅横倾仍时有发生,若应对不当,仍然会存在危险。文章介绍了国内外有关试验研究情况,结合气垫兴波计算对气垫船高速埋首与低速侧翻的机理进行理论分析,并总结了克服埋首与侧翻的技术措施,使用中的预防手段,以及发生高速埋首或低速大幅横倾时的操纵应对措施。     

"贼鸥"级气垫登陆艇

"贼鸥"级气垫登陆艇,是当今世界上最大的气垫登陆艇,满载排水量达370吨,为美国现役LCAC气垫登陆艇的7倍."贼鸥"级是前苏联研制装备的,采用侧壁式气垫技术,与常见的穿着大大"围裙"的气垫船相比,侧壁式气垫船的船舷两侧有刚性侧壁插入水中,因而其航行阻力较大,且不具备两栖性.但是,它的航行性能、经济性和防护能力都比较好,可在浅水激流中航行.     

全垫升气垫船高速侧滑后行为的理论与试验研究

全垫升气垫船高速航行时若操作不当,容易发生侧滑。由于气垫兴波的存在,侧滑后易引起大幅横倾,给围裙、船体结构造成损坏,严重情况下甚至会横向翻船。文章通过气垫兴波理论计算,分析侧滑时垫态横稳性急剧下降的原因,获得特定长宽比下的兴波阻力,对全垫升气垫船高速侧滑后的行为进行理论分析,并与船模试验、实船试验结果进行对比,表明船自身气垫兴波是造成侧滑大幅横倾的主因,侧部围裙下部开式手指兜水是造成侧滑速度快速下降的主因,也是围裙过载损坏的重要因素。文中介绍了国内不同气垫密度两种实船的意外侧滑情况,并与美国气垫登陆艇侧滑实船试验进行对比分析,得出一些有价值的结论,并提出高速侧滑后避免大幅横倾的应对措施建议。     

国产侧壁式气垫客船问世

今年春天,在安徽巢湖北部,经常可以看到一艘船艏鼓出围裙、前后喷吐白雾的气垫船在波光粼粼的湖面上往返飞驶。原来,这是一艘侧壁式气垫客船正在进行试航。七十年代中,上海船研所与安徽省交通厅协作研制内河气垫船,1975年曾建成一艘总重为5吨的试验船,进行了多年试验研究,81年初研制成这艘40客位的气垫船。     

气垫船的摇荡控制与分析

所有的海上气垫船(包括侧壁气垫船和全垫升气垫船)均有不尽人意的适航性能,尤其是在高速迎浪航行时。这是由于气垫易受到波浪扰动而引起的。并且,除非强行限制速度,否则会发展到毁坏船体和货物,伤害旅客和船员的严重程度。通过采取诸如侧壁、围裙和浮力室等固体接触水的方法后,摇荡得到很大缓和。调节进入气垫的空气流量能够显著改变艇的响应。如果加以正确应用,将得到更安稳的航行品质。然而,既必须快捷有效地得到令人满意的航态,又应当具有最小的扰动幅度以及适于推广应用的低廉成本。可能的话,应拥有改进现有艇全套控制系统的附加装置。在伦敦大学学院,风扇的流量控制被选作改善小艇摇荡的最有效最灵敏的手段。本文描述了这种改进的技术方法,包括硬件和软件两个方面,以及在一艘质量为120kg、悬浮于特制波带上的大型模型上所进行的试验。气垫的气量控制获得了垂荡幅度的有效减弱,特别是在共振状态。对于实船有望取得更大程度的衰减。若使用独立充气的尾复囊式围裙,纵摇运动同样可以明显减弱。     

气垫船围裙系统的现状及其展望

本文回顾了气垫船围裙的材料的发展，简要阐述了用作高垫压围裙材料布的加工工艺流程。同时介绍国外新型围裙连接件及围裙指端磨损替换的方法，以提高气垫船的维护保养性能，加速气垫船实用化进程。     

改善侧壁气垫船耐波性的有效措施

本文着重论述了改善侧壁气垫船耐波性的几项技术措施,包括双体气垫船型,响应围裙首尾封及艏部防溅条等,这些措施已成功应用于721型交通艇,证明是有效的。     

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。     

船舶非线性动力学分析方法及工程应用

海洋环境作用下的船舶运动和稳性,是一个完整的非线性动力系统。在考虑海洋环境对船舶作用载荷的非线性和船舶运动固有的非线性响应特性方面,我国进行了大量研究工作,取得一系列创新的理论成果和应用成果。该文总结了基于非线性动力学理论开展船舶非线性运动响应和稳性的研究方法,揭示了船舶运动失稳、大幅运动响应直至倾覆全过程的非线性动力特性。重点介绍了规则波和不规则波中船舶参数横摇、骑浪/横甩等现象的非线性分析方法及主要研究结论。该文给出的非线性动力学方法与耐波性理论相结合的方法,为船舶运动和稳性研究提供了新的途径和方法。