全墊升氣墊船海上操縱航行運(yùn)動(dòng)仿真數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、全墊升氣墊船，以其獨(dú)特的兩棲性和良好的快速性被世界主要的海軍強(qiáng)國(guó)廣泛應(yīng)用為登陸作戰(zhàn)運(yùn)輸?shù)妮d具裝備。但氣摯船海上操控運(yùn)動(dòng)與其運(yùn)動(dòng)性能至今尚存在諸多問題，極大的影響了駕控航行的安全指導(dǎo)。本論文的主要目的就是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)以及氣墊內(nèi)部動(dòng)力學(xué)等相關(guān)理論，建立全墊升氣墊船海上操縱運(yùn)動(dòng)與操控設(shè)備運(yùn)行仿真數(shù)學(xué)模型，解決各操控設(shè)備運(yùn)行的仿真數(shù)學(xué)模型問題和包括氣摯、圍裙以及操縱航行運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)的仿真數(shù)學(xué)模型等底層力學(xué)與數(shù)學(xué)問題。
　　

2、為了描述氣墊船的操縱運(yùn)動(dòng)，在隨船坐標(biāo)系中根據(jù)動(dòng)量及動(dòng)量矩定理推導(dǎo)了靜水及風(fēng)浪環(huán)境下的六自由度操縱運(yùn)動(dòng)方程。按照日本操縱性數(shù)學(xué)模型研討小組(MMG)分離模型的思想，將氣墊船的受力分為水阻力、操控設(shè)備所產(chǎn)生的力、空氣動(dòng)力、波浪力以及氣摯回復(fù)力。借助于以往的經(jīng)驗(yàn)公式，詳細(xì)介紹了了氣摯船的阻力計(jì)算方法以及風(fēng)浪數(shù)學(xué)模型；通過考慮氣墊船的靜態(tài)力平衡方程、風(fēng)扇風(fēng)道方程、流量連續(xù)性方程，推導(dǎo)出了動(dòng)態(tài)墊升流量和氣墊壓力的關(guān)系式，其中計(jì)及運(yùn)動(dòng)泵氣和波浪泵氣

3、以及由于氣摯壓縮性而引起的流量變化。
　　 在已建立的氣墊船六自由運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上，作者利用FORTRAN語言開發(fā)了氣墊船操縱運(yùn)動(dòng)仿真程序，以驗(yàn)證模型的正確性。利用該仿真程序，對(duì)氣摯船在靜水中的典型操縱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，包括直航運(yùn)動(dòng)、定舵角回轉(zhuǎn)以及定槳矩差回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；探討了螺旋槳轉(zhuǎn)速、初始航速、舵角、側(cè)風(fēng)門等多個(gè)因素對(duì)操縱性能的影響；仿真模擬了氣摯船在靜水中航行時(shí)獨(dú)有的內(nèi)傾、側(cè)漂等特性；比較了不同回轉(zhuǎn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。