[發明專利]一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法

有效

• 申請號: 202110258367.3
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112883491B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 徐圣杰;劉暉;熊逸凡;方雄偉;湯宇嘉;孫軼凡;張宗科
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業集團公司第七0八研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊;柏子雵

1.一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、獲得氣墊船在初始平衡狀態下的氣墊特性參數，其中，氣墊船處于初始平衡狀態時，氣墊船的橫傾角為0°；

步驟2、建立氣墊船有限元模型，并分別施加步驟1獲得的氣墊特性參數后獲得設計狀態下的圍裙幾何成型，提取圍裙特征參數；

步驟3、在給定的氣墊分割力矩M_c下，根據升沉自由度上和橫搖自由度上力、力矩平衡計算左氣室墊壓P_cL和右氣室墊壓P_cR，升沉自由度以重心高度變化表征，橫搖以橫傾角表征；根據風機特性曲線和風機-風道-大囊-氣墊流量連續性方程求解得到左氣室囊壓P_bL和右氣室囊壓P_bR以及氣墊船的橫傾角α和重心高度h_g；

步驟4、將步驟3獲得的左氣室墊壓P_cL、右氣室墊壓P_cR、左氣室囊壓P_bL、右氣室囊壓P_bR、氣墊船的橫傾角α、氣墊船的重心高度h_g作為邊界條件和載荷施加至步驟2建立的氣墊船有限元模型后，提取圍裙特征參數；

步驟5、基于步驟4獲得的圍裙特征參數及步驟2獲得的圍裙特征參數，計算圍裙變形，進而獲得由于圍裙變形導致氣墊面積增大引起的恢復力矩M_s；同時獲得氣墊船由于橫傾和重心高度變化所產生的重力傾斜力矩M_g；

步驟6、給定不同的氣墊分割力矩M_c，重復步驟3至步驟5，即可獲得無因次外力矩M/(GB)與橫傾角α的曲線，基于該曲線獲得無因次穩性高可作為衡量氣墊船靜態墊升穩性的標準。

2.如權利要求1所述的一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法，其特征在于，步驟1中，根據氣墊船氣墊幾何參數和風機特性參數，基于風機特性曲線方程、風機-流道-大囊-氣墊流量連續性方程得到所述氣墊船在初始平衡狀態下的所述氣墊特性參數。

3.如權利要求1所述的一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法，其特征在于，步驟1中，所述氣墊特性參數包括左氣室墊壓P_cL0和左氣室囊壓P_bL0、右氣室墊壓P_cR0和右氣室囊壓P_bR0、平衡泄流高度h_e0。

4.如權利要求3所述的一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法，其特征在于，步驟2中，建立氣墊船有限元模型時，選取氣墊船縱向分隔裙對應的側部圍裙典型分段，根據圍裙型線通過CATIA建立氣墊船圍裙典型分段幾何模型，基于Abaqus建立所述氣墊船有限元模型。

5.如權利要求4所述的一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法，其特征在于，步驟1中，以Matlab編程為平臺，通過調用氣墊動力學模塊獲得所述氣墊特性參數，并將其傳遞給圍裙動力學模塊；

步驟2中，圍裙動力學模塊通過調用CATIA二次開發模塊進行圍裙幾何結構參數化建模，將幾何模型導入Abaqus中基于Python二次開發實現參數化有限元模型建模，獲得所述氣墊船有限元模型，并施加所述氣墊特性參數，生成計算文件；

步驟3中，調用Abaqus結構求解器進行求解，通過采用Python的二次開發實現對結果文件的數據分析，并通過調用艇姿態模塊獲得氣墊船的所述橫傾角α和所述重心高度h_g。

6.如權利要求5所述的一種基于三維圍裙變形的氣墊船陸上靜橫穩性計算方法，其特征在于，步驟3中，通過Abaqus基于Python的二次開發進行非線性有限計算，采用顯示動力學進行求解。