计及非线性因素的全垫升气垫船柔性围裙动态响应研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文计及非线性因素的全垫升气垫船柔性围裙动态响应研究硕士研究生：孙枭雄指导教师：张洪雨教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：任慧龙哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文计及非线性因素的全垫升气垫船柔性围裙动态响应研究硕士研究生：孙枭雄指导教师：张洪雨教授学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertation

2、fortheDegreeofM.EngResearchonDynamicResponsesofACV’sFlexibleSkirtConsideringNonlinearFactorsCandidate:SunXiaoxiongSupervisor:Prof.ZhangHongyuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureAndOceanStructureDateofSubmission:January,2018Dateo

3、fOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产

4、权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（在授予学位后即可在授予学位12个月后解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日计及非线性因素

5、的全垫升气垫船柔性围裙动态响应研究摘要全垫升气垫船船体底部四周装有围裙结构，在气垫的支撑作用下，可以使船体行驶时脱离水面。因此，气垫船可以在水面上或者陆地上航行，具有优良的高速性与两栖性，[52]被广泛应用于军事和民用船舶领域。然而，也正是由于全垫升气垫船结构及航行的特殊性，使得全垫升气垫船在许多方面不同于其他常规船舶。比如，全垫升气垫船柔性围裙系统、垫升系统以及两者相互耦合产生的动态响应；围裙结构的动态响应特性与气垫船的稳性、适航性和耐波性等运动性密切相关。同时，围裙动态的仿真需要更为严谨的气垫船运动力学模型和精度更高的数值求解方法。目前，对柔性围裙结构动态响应研

6、究的文献和围裙结构设计的规范非常罕见，现有围裙结构模型也没有考虑到围裙结构形式多样性，无法反映不同结构形式围裙的动态响应特性。因此，本文从理论推导入手，对全垫升气垫船柔性围裙结构动态响应进行研究，主要完成了以下几部分工作：1.气垫船垫升系统的气动力学模型推导。通过分析风扇、气道等特性，研究流量从风扇传递到围裙囊内的流量–压力特性曲线。在此基础上，基于伯努利方程和理想气体状态方程，建立了垫升系统的气动力学模型。2.气垫船运动力学模型推导。基于拉格朗日力学理论，将围裙简化为二自由度的动力学系统，建立柔性囊指围裙动力学模型。通过气动力学模型和围裙动力学模型的耦合，最终建立

7、气垫船运动力学模型。3.气垫船柔性围裙结构动态响应数值分析。通过对气垫船运动力学模型的分析，选择合适的数值方法，求解模型中的非线性微分方程组。最终得到柔性围裙的动态响应和运动响应。4.三囊围裙（艉裙）结构动态响应研究。气垫船围裙形式具有多样性，因此基于拉格朗日力学理论推导出三囊四自由度艉裙动力学模型，并结合气动力学模型计算出艉裙的动态响应。本文通过推导气垫船运动力学模型，选择合理的数值方法，得到围裙的动态响应。再通过与相关设计规范以及自身对比，发现数值计算结果符合围裙的运动规律，为以后预报气垫船环境载荷奠定基础。关键词：气垫船；柔性围裙；运动力学模型；动态响应哈