预压缩气垫包装系统静力及动力学特性研究

目的以柱形气垫包装系统为研究对象,建立静力及动力学模型,对静态压缩、自由振动和基础激励受迫振动特性进行研究。方法建立气柱压缩力数学模型,并通过试验、仿真验证模型,通过建立预压缩柱形气垫包装系统力学模型,研究静力及动力学特性。结果预压缩量和充气压力越大,包装系统固有频率越高。在包装对象宽度定值约束下,选取多个小直径气柱,固有频率更高,且薄膜应力更小。在基础激励下,包装系统固有频率处存在共振峰值,对高频域气垫表现出了较好的减振特性。结论所建立的静力压缩模型与试验、仿真结果较吻合,所建立的动力学模型合理,结果准确。

气垫船导管内蒙皮结构疲劳分析

针对气垫船导管内蒙皮结构使用中出现撕裂的问题,应用实测载荷和材料数据,进行有限元静强度分析,基于采用名义应力法,采用MSC Fatigue进行疲劳分析,根据结果对内蒙皮结构做改进设计,表明导管内蒙皮结构须按疲劳强度要求进行设计,提出的名义应力法可用于导管内蒙皮结构疲劳强度评估。

气垫船壁板隔声性能分析与测试研究

气垫船对于噪声传递路径控制中的隔声控制,除了常规的隔声性能应满足相应要求外,还应保证其抗爆抗冲击等性能。本文对气垫船舱壁的前端抗冲击壁板进行隔声性能进行计算分析与实验测试。基于统计能量分析方法,采用双声腔-单板模型模拟驻波管设备,计算并结合实验测试验证了单层均质钢板的隔声量。为进一步验证统计能量分析方法预测材料隔声量的正确性,利用驻波管进行构件隔声量的实验研究,实验测量与统计能量分析预测结果在630 Hz以下的中低频段吻合良好,高频段随着吻合效应的出现,误差增大。结果表明,采用的统计能量分析模拟计算方法有效,该类型隔声构件的平均隔声量为44 dB,可有效降低目标舱室的噪声。本文的研究结果对气垫船及相类似舰船的减振降噪提供了新的思路。

基于TFN-AHP和云模型的母舰对气垫船保障能力评价

母舰对气垫船的保障能力是气垫船任务执行能力的重要组成部分,对母舰的保障能力进行综合评价是提升气垫船与母舰保障适配能力的重要环节。母舰对气垫船的保障活动具有高度的随机性、复杂性和动态性,导致其保障能力的评价也存在不确定性和模糊性。为此,基于三角模糊数(triangular fuzzy number,TFN)-层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)与云模型提出了一种新的母舰对气垫船保障能力评价方法,并对某型母舰对气垫船的保障能力进行了评价。该方法通过特定的结构算法完成定性概念与定量表示的相互结合,降低了保障能力评价中权重计算的主观性和随机性,为母舰对气垫船保障能力评价提供了借鉴。

基于固-气-液耦合的气垫船水下辐射噪声数值分析

气垫船水下声辐射是复杂的船体结构-气垫-周围水体三类介质声振耦合过程,其声传递特性是气垫船声学分析中的难点。本文以某全垫升气垫船为研究对象,结合声固耦合有限元法与解析法,探究气垫船水下辐射噪声传递特性。通过建立固-气-液声固耦合有限元模型,计算机械激励与垫升风机声激励,并以试验固有频率修正数值模型;通过声透射解析公式计算空气螺旋桨、燃气轮机等设备声激励辐射的水下噪声。采用距离左、右舷1 m处线上各点的总声压级作为评价指标。结果表明:气垫船水下辐射噪声为宽带噪声;有限元法计算的水下辐射噪声在低频时集中分布于气垫-周围水体耦合面附近,随着频率的升高,水下噪声增大并逐渐呈不规则干涉状分布;空气螺旋桨等声激励直接辐射水下噪声主要为近场低频噪声,在设备声激励辐射范围内声压平均占比约为40%。本文揭示的水下辐射噪声传递特性对气垫船减振降噪具有重要指导意义。

基于差速模型的气垫悬浮车控制系统设计

本系统设计的悬浮车包含悬浮单元和动力单元,其中,悬浮单元采用两个反桨式轴流风机,动力单元采用左、右两个轴流风机实现转向、驱动功能。系统采用3D打印对车身结构进行改造,降低了车身重心。系统首先控制反桨轴流风机,使车身的悬浮高度不小于2mm,并保持与地面的摩擦力。然后,调整轴流风机的转速,使其推力与摩擦力完全抵消。最后,在定时中断程序中调整PWM的占空比增量ΔD,产生悬浮车前进的扰动力Δf,循迹单元通过线性CCD循迹摄像头捕捉的车头位置和尺寸之间的关系,计算出车身的偏移角度θ。在θ=0约束下,设计了差速驱动控制器,控制轴流风机的转速差以实现转向、循迹功能。为限定速度,采用六轴运动组件反馈速度信息,对ΔD进行修正。本系统推导了悬浮车的运动方程,实现了赛题中列出的各项功能。

智能化气垫带式输送机性能测试平台设计

该文设计了一种智能化气垫带式输送机性能测试平台,通过调节气室入口的风压、风速,气孔排布方式、孔径及孔间距,可探究气室气压、气膜边缘风速及气膜厚度的变化规律。平台基于可控文丘里装置的反馈系统控制气垫带式输送机的气流,实验平台可以反映输入气流参数与形成气膜参数之间的耦合关系,将抽象的相关知识具象化,加深学生对气垫式输送装备的理解。

腰部可调节充气垫的设计与应用

剖宫产时,蛛网膜下腔阻滞到胎儿娩出需要一定时间,而麻醉后产妇腰腹部肌肉松弛失去对妊娠巨大子宫的支撑,子宫压迫下腔静脉,导致回心血量减少和低血压,引起产妇仰卧位综合征。现有干预措施包括人工或使用托架托举产妇腰部,改善子宫对下腔静脉的压迫,同时可合并应用升压药、快速输液等,其中托举产妇腰部对改善仰卧位综合征效果显著[1]。人工托举占用人力,难以持久且影响手术操作,而使用托架时需人工搬动产妇身体,多次操作费时、费力,且托架材质较硬,舒适度不佳,对皮肤有潜在的压力性损伤。笔者设计了一种腰部可调节充气垫,临床应用效果良好,现报道如下。

气垫床联合泡沫敷料与强化营养干预预防肝硬化腹水患者压力性损伤的效果分析

目的:探讨气垫床联合泡沫敷料与强化营养干预预防肝硬化腹水患者压力性损伤的效果。方法:选取我院2021年9月—2023年9月收治的72例长期卧床的肝硬化腹水患者,随机分为对照组(36例,给予常规压力性损伤预防管理)与观察组(36例,给予气垫床联合泡沫敷料与强化营养干预),比较两组的营养状态、压力性损伤、临床疗效、舒适度。结果:干预后,两组的营养状态均较干预前提高,且观察组高于对照组(P<0.05);观察组的压力性损伤总发生率为5.56%,低于对照组的22.22%(P<0.05);观察组总有效率为94.44%,高于对照组的75.00%(P<0.05);观察组住院期间的整体舒适度评分高于对照组(P<0.05)。结论:气垫床联合泡沫敷料与强化营养干预能够改善肝硬化腹水患者的营养状态,预防其压力性损伤发生,提高其临床疗效,保证其住院舒适度。

气垫带式输送机供气方式改进

气垫带式输送机因为将传统滚动摩擦替换为空气摩擦,所以总功率应该小于普通带式输送机,然而实际中功率消耗并不小。存在原因有供风方式不合适,造成很大的能量损耗,甚至出现空载飘带现象。通过改变供风方式,可以合理控制风压和风量,使输送带能够平稳支撑并运行。在保证气室大小及形状及总流量不变,只改变入口数量的情况下,通过ANSYS分析不同供气情况下气膜的压力分布情况,结果显示分流后气膜压力显著增大。

气垫压带输送机凸弧段分析研究

垂直气垫压带输送机的技术要点为压紧力的大小和凹凸弧段气膜的承载力。凹凸弧段气室提供的气膜承载力能否满足输送要求是凹凸弧段能否使用气室替代托辊的关键。文中通过对凸弧段进行受力分析,推导出输送带张力和气膜承载力的公式,改变气孔排数,选择正压区域5排、7排、9排气孔的双圆弧气室进行仿真,比较总压压力云图和正侧压承载力。结果表明:5排气孔的双圆弧气室内流量损失减少,气膜稳定,承载力较大。

不同气囊压力气垫船空投入水研究

为保证气垫船在特殊情况的应用,对气垫船空投入水进行研究。应用Abaqus有限元分析软件对气垫船气囊建立空气弹簧模型,对气囊不同气压时气垫船入水过程的运动特性和姿态变化进行仿真分析。结果表明:气囊的运动因空气弹簧存在的原因较底板更为剧烈;气囊气压在0.2~0.3 MPa间的运动特性几乎一致,小于0.2 MPa时气囊的弹性势能较小,速度衰减较慢,入水后吃水更深;气囊气压在0.15~0.3 MPa内,气垫船入水的姿态由前倾变为后倾,气压为0.2 MPa时,气垫船入水全程的姿态变化不大。总的来说,气垫船气囊压力为0.2 MPa时入水运动特性较好,姿态始末变化不大。

基于ABAQUS的气垫船船体护舷优化设计

[目的]旨在提高某型气垫船轻质船体结构在港口码头系泊或频繁靠泊过程中的碰撞性能。[方法]在ABAQUS中建立护舷和船体局部有限元模型,采用非线性有限元方法开展无护舷船体、装配橡胶护舷的船体、优化护舷支撑结构和护舷材料的船体与码头之间的碰撞动力学计算分析。[结果]结果表明,护舷支撑结构优化后使得橡胶护舷吸能比提升约7%,复合材料护舷相比橡胶护舷在重量降低约50%的基础上还使得吸能比提升约13%。[结论]针对目标气垫船结构特点,提出的护舷支撑结构和复合材料护舷优化设计方案,均比优化前的橡胶护舷船体结构碰撞性能有较大提升,可为类似轻质船型的护舷设计提供参考。

可调节俯卧位通气支架式头部气垫在重度ARDS患者中的应用

目的设计研制一种符合急性呼吸窘迫综合征(ARDS)患者俯卧位通气要求的支架式头部气垫,并于临床验证其应用效果。方法自行研制可调节俯卧位通气支架式头部气垫(简称头部气垫,专利号为ZL 201720526984.6)。以重症医学科收治的行俯卧位通气治疗的32例重症ARDS患者为研究对象。其中2017—2018年收治的14例患者为对照组,采用传统软枕安置进行俯卧位通气;2019—2020年收治的18例患者为观察组,采用头部气垫安置进行俯卧位通气。观察2组俯卧位通气相关并发症发生率、体位安置时间和俯卧位通气持续时间。结果2组人工气道非计划性拔管发生率比较差异无统计学意义(P>0.05);观察组人工气道非计划性阻塞、面部压力性损伤发生率低于对照组(P<0.05),体位安置时间短于对照组(P<0.05),俯卧位通气持续时间长于对照组(P<0.05)。结论采用自行研制的头部气垫,可以缩短患者体位安置时间,延长俯卧位通气持续时间,降低俯卧位相关并发症的发生率,适合ARDS患者俯卧位通气时使用。

空投气垫船航行阻力和螺旋桨动力的数值模拟及匹配研究

全垫升气垫船动力和阻力的计算和匹配问题的研究是其设计前期阶段的关键。基于STAR-CCM+流体计算平台和滑移网格模型分别对空投气垫船水面航行过程和螺旋桨气动特性进行了数值模拟,得到不同航速下的航行阻力和螺旋桨推力数据,综合分析研究了两者的匹配性问题。研究结果表明:兴波阻力随航速变化趋势和阻力峰出现位置均与相关文献和试验数据吻合,验证螺旋桨的推力计算结果与试验误差在6%以内,验证了CFD方法对气垫船航行阻力及螺旋桨动力模拟计算的可行性与有效性;将2款待选用的四叶和三叶螺旋桨气动性能与航行阻力匹配分析后,在发动机极限性能转速下,三叶螺旋桨能达到更高的最大航速,以20节速率巡航时,三叶效率更高,同时质量轻15%,综合说明三叶螺旋桨性能更佳。研究结果为该型气垫船的设计和选型提供重要的理论依据与数据支撑。

重心布置及漂角对空投气垫艇纵稳性影响分析

为了分析空投气垫艇在不同重心位置和漂角下的纵摇运动响应,利用STAR-CCM+平台的重叠网格技术对气垫艇在规则波中的水动力性能进行数值模拟。研究表明,重心和漂角的变化对空投气垫艇阻力性能和航行稳定性的影响十分敏感,试验中通过改变压块来调整气垫艇重心位置,在低速段即0.4<F_(r)<0.8时,重心纵向位置前移与垂向位置上移将会导致阻力增加,而当其在高速段即F_(r)>0.8时,重心纵向位置前移和垂向位置下移将导致阻力减少,为了满足高速船舶性能,因此重心位置布置时宜适当前移。在0°<β<30°范围内,漂角越小,气垫艇受到波浪的激励作用愈加明显,纵摇运动响应幅值越大。优化重心布置方案漂角等组合形式能够有效提升气垫艇的航行稳定性,综合分析可知该型气垫艇在重心位置靠近艏部且以一定小角度漂角高速航行时,纵向稳定性越高且兴波阻力性能最佳。

基于STC32G单片机的寻迹气垫悬浮车系统设计

本文设计了一款由高速轴流风机推动的气垫悬浮车。主控部分选用了STC32G单片机。使用无线通信模块(433MHz)进行手动操作,通过PWM来控制高速轴流风机对地面的吹动,从而在小车底部形成气垫以实现悬浮效果。并通过MPU6050陀螺仪对小车实时状态反馈,实现了转弯和矫正的功能。结合JR6001语音模块进行实时状态播报和TCRT5000红外寻迹传感器,实现了气垫悬浮车在预定轨道上执行寻迹任务。

分层护理联合气垫床干预在上消化道出血患者中的效果观察

目的探讨分层护理联合气垫床干预对消化道出血患者的应用效果。方法选取2023—2024年于医院消化内科就诊的110例上消化道出血患者为研究对象,根据信封法分为两组,每组55例。对照组给予常规护理,观察组给予分层护理联合气垫床干预。比较两组焦虑抑郁情绪[采用汉密尔顿焦虑量表(HAMA)和汉密尔顿抑郁量表(HAMD)评估]、褥疮发生率和生活质量。结果干预前,两组HAMA、HAMD及生活质量评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);干预后,观察组HAMA、HAMD评分、褥疮发生率均低于对照组(P<0.05),生活质量评分高于对照组(P<0.05)。结论分层护理联合气垫床干预可以改善上消化道出血患者的焦虑抑郁情绪和生活质量,降低褥疮的发生风险。

气垫运动鞋设计参数对运动员足部冲击吸收效率的影响研究

为全面考虑气垫运动鞋参数,保证其能够应用在下一代气垫运动鞋中提升运动员足部支撑和减少足部冲击力,提出气垫运动鞋设计参数对运动员足部冲击吸收效率的影响研究。选择3种不同气垫运动鞋中的气垫,使用PEBA材料制作相同的气垫,确定基础外底全脚掌气垫、对比外底全脚掌气垫以及中底前脚掌气垫中大气室、小气室以及气垫硬度等气垫的参数。对气垫进行回弹性测试,使用多功能材料测试仪测试气垫在冲击状态下的减震性(气垫受到压力后的最大位移和最大回弹力)以及能量回归(回弹功占压缩功的比值)等,得出气垫面对冲击力时的冲击吸收效果。通过分析回弹测试结果得出,气垫面对的冲击越大,对运动员足部冲击的吸收效果越差。使用弯折机进行气垫老化试验,结果表明老化后的气垫吸收冲击力效率会明显下降。穿着全脚掌型气垫运动鞋在静态时,运动员足部的压力更小。对全脚掌气垫运动鞋进行运动试验,与赤脚相比,气垫运动鞋能够为运动员足部提供充分的支撑力,并吸收运动员运动时足部落地后的冲击力。

多孔挡板参数对气垫船内部流场的影响研究

气垫船具有囊孔尺寸较小、数量较多和围裙厚度较薄的特点。为解决囊孔和围裙对仿真计算效率和结果的不利影响,研究多孔挡板在气垫船内部流场仿真计算中的应用方法,得到部分多孔挡板参数对气垫船内部流场的影响规律。结果表明,采用多孔挡板模型计算的垫压最大误差为6.0%,囊压最大误差为3.7%,证明多孔挡板模型能够较好的模拟囊孔区域。经过对比4种多孔挡板区域面积和4种多孔挡板区域个数仿真结果得到,在一定范围内,多孔挡板区域面积的越小,囊压越大,垫压越小;而多孔挡板区域个数越多,囊压越小,垫压基本不变。