[发明专利]一种舰船浮筏隔振系统摇摆稳定性计算方法

说明书

本发明涉及一种舰船浮筏隔振系统摇摆稳定性计算方法，S1、建立浮筏隔振系统有限元模型；S2、对浮筏隔振系统进行受力分析，考虑船舶摇摆过程中对其作用力，将舰船整个摇摆周期分为若干等分，求取每个时间点浮筏隔振系统的受力，将各时刻对应的浮筏隔振系统所受船舶对其作用力输入到软件中；S3、使用有限元软件进行静力学计算，得到每个时刻对应的隔振器变形、设备位移、筏架应力，将每个时刻的结果对比，获得变形、位移及应力的最大值。本发明考虑摇摆过程中浮筏的受力，避免了常用工程算法中产生的误差；以通用有限元为基础计算摇摆稳定性，对浮筏模型大小几乎没有限制，可以满足工程实际中可能使用的隔振器数量，同时可得到浮筏应力变化。

技术领域

本发明涉及舰船声隐身技术领域，具体涉及一种舰船浮筏隔振系统摇摆稳定性计算方法。

背景技术

浮筏是舰船上常用的一种设备减振装置，在进行浮筏方案设计时，必须开展浮筏摇摆稳定性计算，得到浮筏上设备在摇摆过程中的最大位移、隔振器最大变形，以确定浮筏的技术状态及其技术指标是否符合要求。

工程实践中，摇摆稳定性计算往往只考虑舰船在最大的横摇角或纵摇角的情况下，由重力作用产生的静变形，而没有考虑横摇或纵摇产生的惯性力导致的变形，其计算值往往与实际值相差较大。另外，还会采用一些软件来进行摇摆稳定性计算，此软件考虑了摇摆引起的惯性力作用，但对模型的大小有限制，一旦隔振系统的隔振器超过一定数量，此软件无法进行计算；此外，浮筏在此软件中只是简化为一个质点，无法计算浮筏自身在摇摆过程中的应力变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种舰船浮筏隔振系统摇摆稳定性计算方法，它是一种以通用有限元软件为基础的浮筏摇摆稳定性计算方法。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种舰船浮筏隔振系统摇摆稳定性计算方法，包括以下步骤：

S1、建立浮筏隔振系统的有限元模型，使用通用有限元软件建立浮筏隔振系统的三维模型，并赋予模型质量属性以及隔振器的刚度属性，划分网格，建立有限元模型；

S2、对浮筏隔振系统进行受力分析，主要考虑船舶摇摆过程中对浮筏隔振系统的作用力，将船舶摇摆简化为复摆运动，在获得摇摆周期及最大角度的前提下，将舰船整个摇摆周期分为若干等分，求取每个时间点的浮筏隔振系统的受力，然后依据有限元软件的格式，分别将各个时刻对应的浮筏隔振系统所受船舶对其作用力输入到软件中；

S3、使用有限元软件进行静力学计算，得到每个时刻对应的隔振器的变形、设备的位移、筏架的应力，然后将每个时刻的结果进行对比，获得变形、位移及应力的最大值。

上述方案中，步骤S2中，船舶在摇摆时浮筏隔振系统受到的作用力包括重力G、隔振器弹性力f、船体基座约束力F，其中f＝G，浮筏隔振系统相对摇摆中心的位置分为以下两种情况：

1)浮筏隔振系统位于摇摆中心下，所受船体基座约束力F的切向合力F1、法向合力F2分别为：

F1＝ma1-Gsinθ(7)

F2＝ma2-(f-Gcosθ)＝ma2-G(1-cosθ)(8)

2)浮筏隔振系统位于摇摆中心上，所受船体基座约束力F的切向合力F1、法向合力F2分别为：

F1＝-ma1-Gsinθ (9)

F2＝ma2-(f-Gcosθ)＝ma2-G(1-cosθ) (10)

式(7)-(10)中，m为浮筏隔振系统的质量，G为浮筏隔振系统所受重力，θ为船舶倾斜角度，a1为浮筏隔振系统的切向加速度，a2为浮筏隔振系统的法向加速度。