大型舰船直升机机库排烟系统优化

通过理论计算得到美、英两国针对机库的规定排烟量,结合我国对机库排烟量的要求进行计算机仿真试验,得到烟气排放情况与烟气层高度随时间变化情况,提出了利用机库的自然排烟并结合机械排烟对机库火灾实施除烟的方法。通过计算机模拟试验得到:相比较大排烟速率的机械排烟方式,自然排烟结合较小排烟速率的机械排烟方式能够对机库火灾烟气控制起到更好的效果。

舰船艉轴架系统固有振动特性测试与分析方法

艉轴架系统是由艉轴、前(后)艉轴架臂以及螺旋桨等共同组成的复杂构件系统,其固有振动特性的有效测试、合理分析和振型识别对于开展舰船艉轴架设计、建造以及控制舰体尾部振动等具有重要意义。为此,针对艉轴架系统的构成特征以及组成构件的固有振动特性,分别建立理论分析模型,通过分析,认为艉轴架系统固有特性属于复杂构件系统的振动问题,其固有特性取决于艉轴及前(后)艉轴架臂的共同特性,两者间存在较大关联性,实际模态的识别应根据工程需要加以确定。基于以上分析,给出艉轴架系统固有特性测试要求和振型识别原则,并以某型舰的艉轴架系统为例开展固有振动特性试验测试和模态识别,取得了良好的效果。

基于正交试验法的大型舰船机库机械排烟系统的优化设计

为保证大型舰船机库机械排烟系统的排烟效果,利用正交试验法对多组机械排烟方案进行了数值仿真试验,通过对试验所得数据的极差分析得到了机械排烟系统的最佳配置方案,对比试验验证了机械排烟系统优选方案的有效性。

舰船等级修理网络计划优化与管理系统研究

舰船维修是一项对船体结构和机电设备等进行检查、修理和保养的工作。随着海军装备的发展,建立一支强大海军对装备维修管理工作提出了新要求。按照相关要求,根据网络计划图模板编制各项工作。文章对网络计划图进行了收集整理与分析工作,并编制了网络计划图标准模板及对应的网络计划图绘制软件。

复合材料夹芯结构研究现状及其在船舶工程的应用

针对复合材料夹芯结构,从它的特种性能研究、特种结构研究、力学分析方法研究、制造工艺研究和复合材料夹芯结构在船舶领域的应用几个方面综述了最近的研究现状。归纳可知,复合材料夹芯结构具有高比强度、高比刚度,良好的导热性能,以及具有优良的可设计性。这种结构可以被设计成板、壳、柱等特种结构以适应工程需要。对于复合材料夹芯结构的研究主要集中于承载机理和功能特性研究,其制造工艺以RTM,VARTM,VARI等工艺方法为主。在船舶领域,军船和民船2个方面都广泛应用复合材料夹芯结构。

水面舰船风载荷系数研究

以某水面舰船模型为研究对象,基于STAR-CCM+流体计算仿真软件对该模型的水线以上船体部分的风载荷进行数值计算,同时也采用了Isherwood法和Blendermann法对其风载荷进行计算,最后将计算结果无因次化,并与风洞试验结果进行比对。研究发现:3种计算方法所得到的计算结果与试验结果基本趋于一致,通过与试验结果进行误差对比分析,发现数值计算的误差最小,Isherwood法其次,Blendermann法的误差最大。此3种计算风载荷系数方法可为设计应用提供一定的参考与借鉴。

浮体与系泊系统的耦合动力分析

浮体与系泊系统的耦合动力分析对各种新型海洋平台和海洋结构物的应用具有重要意义。在浮体和系泊系统的时域耦合分析中,研究并提出了一种预报浮体和系泊系统非线性运动响应和缆索张力的分析技术。考虑瞬时物面变化引起的各种非线性因素,在时域内建立浮体的非线性运动方程并求解,其中,入射波力和静恢复力按瞬时物面条件计算,辐射力和绕射力按浮体在瞬时平均湿表面为平衡位置做简谐振荡运动来计算;考虑系泊缆索受到的非线性流体动力及大位移,采用三维弹性梁理论将缆索模型化,把缆索看作是等拉伸、等弯曲刚度的细长结构,并采用非线性有限元法对缆索的运动方程进行求解;将浮体的分析方法和系泊缆索的分析方法结合,建立了浮体和系泊系统非线性运动响应和缆索张力的耦合计算方法;对缆索,使用高阶单元,只需要较少的单元就可以得到收敛解;对耦合动力分析方程,采用隐式、显式混合的数值格式,最终将方程化为显式格式进行求解,并且合理排列和控制求解次序,这样大大提高了计算效率。对系泊浮体的固有周期、各种工况下大幅非线性运动、缆索张力等进行了计算,并进行对比研究,可以看出,该文的方法既适用于缆索小变形条件下,也适用于缆索大变形条件下浮体与系泊系统的耦合动力分析。

舰船装甲防护结构抗弹道冲击的研究进展

高速破片群是舰船生命力的重要威胁,长期以来受到各国海军重视,在抗弹防护方面已开展了广泛的研究。参照舰船装甲防护的发展历程,论文回顾舰船依靠自身金属结构抗弹防护的研究成果,评述非金属材料在舰船抗弹防护领域的研究及应用现状,介绍近年来在使用复合装甲结构提高抗弹性能方面的研究进展,并对今后舰船装甲防护结构的研究及发展方向作了展望。

结构形式对舰船舷侧复合装甲结构抗穿甲性能的影响研究

为探讨结构形式对舰船舷侧复合装甲结构抗穿甲性能的影响,采用均质钢板前置和后置复合材料板分别模拟舰船舷侧外设和内设复合装甲结构,结合低速弹道冲击实验,分析和比较了两种结构形式组合靶板的穿甲破坏模式和抗弹吸能能力。在此基础上,得到了球头弹穿透后置组合靶板的剩余速度理论预测公式,并与试验结果进行了比较。结果表明,两种组合靶板中复合装甲板破坏模式的差异主要体现在迎弹面纤维剪切断裂的程度,而均质钢板则由于复合装甲板的影响,呈现出完全不同的破坏模式;后置组合靶板的抗弹吸能能力要大于前置组合靶板;将弹丸穿透后置组合靶板的剩余速度理论预测值与实验结果进行比较,两者吻合较好。

水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究综述

水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究对于水中兵器毁伤威力评估、舰船结构抗毁伤能力评估以及舰船生命力预报具有重要意义。水下爆炸载荷特性及对舰船响应与毁伤机理是该领域研究的2个重要部分。文中介绍了水下爆炸的过程、分类以及特征载荷;重点围绕水下爆炸载荷下舰船不同的响应特性与毁伤模式,对舰船动响应过程和毁伤机理的研究现状进行了详细论述;简要综述了水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤领域的诸多研究方法以及发展趋势;并针对水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究问题,提出了建议与展望,可为水下爆炸载荷下舰船响应与毁伤研究提供参考。

基于编队时间序列的舰船修理结构模型

单艘舰船的部署能力主要取决于其修理结构,而编队的使用需求对单舰修理结构的制定具有重要的影响。针对编队的使用需求,采用时间序列法对舰船修理结构进行优化研究。首先从改变舰船基地级修理间隔期的角度出发,建立编队条件下舰船修理结构的优化模型。然后针对模型的组合优化问题,利用遗传算法实现模型的优化求解。最后采用编队算例进行求解验证,实验结果表明:调整编队中各舰船的修理结构后,编队服役期内可用舰艇的数量的波动幅度明显减小,且可用舰艇数量较小的时间点显著减少,从而提高了编队的整体部署能力。

规则波浪中舰船纯稳性丧失计算研究

[目的]波浪中纯稳性丧失是第二代舰船完整稳性中稳性薄弱性的衡准之一。针对波浪中大倾斜角稳性计算发散问题,[方法]以静水面坐标系为基准,定义了广义纵倾角和广义吃水变量,推导出物理含义清晰的波面方程。在Froude-Krylov假定条件下,结合AutoCAD二维图形面域计算技术和VBA编程方法,提出了规则波浪中舰船纯稳性丧失的计算方法。针对一艘具有阶梯式甲板的舰船,计算了规则波浪中舰船复原力臂曲线,证明大横倾状态具有一致收敛性。[结果]计算得到了规则波浪中稳性变化规律:纵向波浪中,波面高于甲板或低于船底导致有效水线面消失是稳性降低的主要原因;斜浪和正横浪中,波面相对船体横剖面倾斜引起的不对称性,是稳性大幅度降低的主要原因。[结论]计算收敛一致性表明,基于广义纵倾角定义的计算方法可成为评估舰船波浪中纯稳性丧失的有效手段。

接触爆炸作用下舰船箱型梁结构的止裂效应仿真分析

为研究箱型梁在舰船结构抗爆中的止裂效应,首先通过模型试验分析不同加筋对板架破口大小和裂纹扩展的影响,然后在此基础上,利用商用有限元程序MSC/Dytran对舰船箱型梁结构的抗爆止裂效果进行仿真分析。结果表明,在接触爆炸下,板架的强力构件(如特大筋)对破口大小和裂纹扩展能起到很好的限制作用;通过将模型数值计算与试验结果进行比较,验证了应用程序和计算模型参数的稳定性与可靠性;箱型梁在舰船结构抗爆中能起到很好的止裂效果,这是由于一方面箱型梁的存在对甲板边板和舷侧顶板以及两者之间的连接进行了加强,减小了甲板和舷侧外板连接处的应力,另一方面,作为舰船整体结构的强力构件,箱型梁本身就能有效阻止破口及其裂纹的扩展,从而大大降低舰船结构整体的毁伤程度。

考虑修理工多重休假的并联系统可靠性模型分析

针对大型复杂装备维修力量的调度与分配复杂性,引入修理工多重休假策略,以包含n个相同部件的并联系统为研究对象,针对以往研究利用指数分布等典型分布导致模型约束条件过于严格的问题,假设系统部件寿命、维修时间以及修理工休假时间均服从连续Phase-type分布,建立了适用性更好的系统可靠性解析模型,得到了系统可靠度、系统稳态可用度、稳态故障频度、系统平均故障间隔时间等一系列可靠性参数的解析表达式,并利用算例验证了模型适用性。

冲击载荷下舰船夹芯舱室结构动态响应及吸能特性

夹芯舱室结构已被用于国外舰船水下舷侧防护结构中,优化舰船水下舷侧防护结构对研究夹芯舱室结构的抗冲击性能具有重要意义。利用MSC.Dytran软件,研究冲击载荷作用下夹芯舱室结构的动态响应及吸能特性,分析前舱壁厚度hf、后舱壁厚度hb、弧形竖隔板厚度ha及其半径r这4个尺寸参数对夹芯舱室结构变形和吸能特性的影响,给出夹芯舱室结构前舱壁中心点挠度、后舱壁中心点挠度、前舱壁最大塑性应变、前舱壁变形能及芯层结构变形能的拟合公式。结果显示:当4个尺寸参数在一定范围内变化时,由拟合公式计算所得结果与仿真结果的相对误差在10%以内。所得结果可为夹芯舱室结构的设计提供参考。

基于空气涡旋结构特性的舰船通道空气涡塞隔烟方法

根据稳定的空气涡旋结构特性,提出了通道内空气涡塞隔烟的原理及通道内稳定涡旋运动的生成方法。通过理论与仿真模拟,分析了通道涡旋的流场结构特性、空气喷射流的特点,得到通道内涡旋流场的三种典型状态,即部分的空气射流流向烟区、或无烟区、或基本不向两侧喷射,并证明这三种状态均能隔烟,但前两种存在给火灾区增加新鲜空气或增加吸气道空气过滤量的不利情况,第三种状态为最好。由于通道内涡旋的流场是由人工确定的,因此通过控制空气射流参数总可以使流动接近于第三种状态。仿真实验与比例实验证明:该方法隔烟能力强,而且兼顾了消、防(含不助燃特性)两种矛盾之间的要求。

舰船复合材料局部结构细节设计方法

由于复合材料结构具有各向异性、组份复杂、可设计变量多等特性,有效的复合材料结构设计应同时考虑整体结构宏观设计和局部结构细节设计,两者虽密切关联,但在分析方法上存在一定差异。对此,将整体结构简化分析与局部结构细节设计联系起来,重点针对局部结构细节设计方法进行探讨,提出了一种细节设计方法。该方法基于子模型与试验工况模型的对比分析,通过局部结构试件试验对整体结构承载特性进行了综合评价。以某型船复合材料甲板室结构设计为例,通过整体简化模型优化分析确定板架构件尺度参量和铺层设计方案;提取典型局部结构承载形变特征要求,并基于子模型分析技术探讨局部结构细节设计;最后,以局部结构试验验证与考核完成整体结构的优化设计。计算结果表明:该方法能在有效控制设计成本的同时,合理开展复合材料结构设计工作,可供研究和设计者参考。

舰船水下防护结构舷侧空舱内部结构优化

利用LS_DYNA软件,对3种舷侧防护结构在水下接触爆炸下的破坏情况以及爆轰产物在舷侧空舱内的膨胀过程进行了对比研究,重点分析了舷侧空舱内部结构形式对爆轰产物在舷侧空舱内的膨胀过程的影响。结果表明:在舰船水下舷侧防护结构的舷侧空舱内,设置开孔竖隔板结构比设置无孔竖隔板结构更利于泄爆降压;设置"开孔竖隔板+平台"结构不仅利于泄爆降压,而且具有足够的静强度。

水下航行体惯性类水动力系数的计算方法

为了系统地计算水下航行体全套惯性类水动力系数,提高计算效率和计算精度,通过基于无粘模型的计算方法对水下航行体的运动进行了预报;通过UDF及动网格技术,对匀速运动和匀加速运动的SUBOFF模型进行了分析。设计了单方向速度线性变化的匀加速直线运动和匀加速回转运动,并通过换算和数值拟合处理得到了潜艇所受的惯性力和惯性类水动力系数。该系数与试验误差保证在6%之内,验证了所提方法的可行性及准确性。

舰船复合材料夹层板架结构的分级递进优化设计方法

由于复合材料板架结构具有各向异性、界面复杂及可设计变量众多等特性,因而在开展优化设计时往往困难重重。对此,采用分级递进优化设计方法。以某型舰甲板室舷侧复合材料夹层板架结构为对象,首先根据工程实际并结合复合材料板架结构的设计特点,提取所有可设计变量,并在此基础上分析所有设计变量的灵敏度特征规律;然后,对该夹层板架结构进行两级优化计算与分析;最后,对优化前后的计算结果进行对比分析。研究结果表明,分级递进优化设计方法能有效解决复杂的复合材料板架结构多变量设计问题。