全墊升氣墊船運(yùn)動(dòng)特性研究.pdf

1、全墊升氣墊船是一種依靠船底氣墊將全船托起，高速航行于水面之上的高性能船舶。由于其特殊的工作原理，全墊升氣墊船具有突出的高速性和兩棲性能，但同時(shí)，特殊的工作原理又決定了全墊升氣墊船的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)船體、圍裙、氣墊和水面相互耦合作用的非線性多自由度復(fù)雜動(dòng)力系統(tǒng)。氣墊船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的多變性和技術(shù)的復(fù)雜性嚴(yán)重制約了其在軍民兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展，因此，對(duì)全墊升氣墊船的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行深入研究是技術(shù)發(fā)展和國(guó)家需求的共同要求，具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值和戰(zhàn)略意義。

2、r>　　本文首先圍繞影響全墊升氣墊船運(yùn)動(dòng)特性的興波波形、氣墊系統(tǒng)和圍裙系統(tǒng)三大關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)討論和研究，然后建立了全墊升氣墊船非線性六自由度操縱運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)學(xué)模型，最后提出了全墊升氣墊船登灘運(yùn)動(dòng)的評(píng)估指標(biāo)，并利用所建立的仿真模型對(duì)某型氣墊船的登灘運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真計(jì)算和評(píng)估。
　　基于矩形均勻壓力面興波的計(jì)算方法和線性微幅波的疊加原理，提出了多氣室氣墊興波波形的計(jì)算方法。利用多氣室氣墊興波波形的疊加思想，并將氣墊沿船體縱向和橫向離散為若干

3、均勻壓力分布的氣室單元，從而獲得了非均勻壓力分布的氣墊興波波形計(jì)算方法。采用上述計(jì)算方法分別對(duì)多氣室氣墊和非均勻壓力分布?xì)鈮|的興波波形進(jìn)行了仿真計(jì)算，驗(yàn)證了計(jì)算方法的合理性。
　　針對(duì)現(xiàn)有氣墊系統(tǒng)模型的不足，采用壓力分布垂向平均的思想對(duì)氣墊內(nèi)氣體流動(dòng)的力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究，建立了可以更準(zhǔn)確地反映氣墊內(nèi)二維壓力分布情況的氣墊系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并給出了氣墊系統(tǒng)的數(shù)值計(jì)算法。
　　針對(duì)現(xiàn)有圍裙動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型未考慮圍裙囊觸水情況的不足，

4、基于柔性薄殼無(wú)矩理論，提出將圍裙囊外部所受的作用力看作由氣體壓力和觸水浮力疊加而成的具有一定規(guī)律的壓力分布，從而建立了可以計(jì)算圍裙指和圍裙囊任意觸水情況下的二維單囊指圍裙運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，并給出了模型驗(yàn)證結(jié)果和相應(yīng)的離散計(jì)算法；其次，對(duì)雙囊封閉指圍裙手指下端的變壓力分布區(qū)進(jìn)行了分析，建立了雙囊封閉指圍裙運(yùn)動(dòng)響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)圍裙的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了仿真計(jì)算和驗(yàn)證；最后，基于上述二維圍裙研究成果，對(duì)圍裙變形引入橫向張力修正，對(duì)圍裙囊壓

5、引入沿程損失修正，從而建立了三維圍裙系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。
　　建立了船體運(yùn)動(dòng)、圍裙運(yùn)動(dòng)、氣墊運(yùn)動(dòng)和水面運(yùn)動(dòng)相互耦合的全墊升氣墊船非線性六自由度操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并編制仿真程序?qū)鈮|船的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行了仿真計(jì)算和分析，通過(guò)與實(shí)船數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的合理性，且計(jì)算精度達(dá)到了工程設(shè)計(jì)和實(shí)際使用的要求。
　　在對(duì)氣墊船登灘運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行詳細(xì)研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了影響氣墊船登灘運(yùn)動(dòng)特性的各種因素，提出了全墊升氣墊船登灘運(yùn)動(dòng)的評(píng)估指標(biāo)，并