[发明专利]一种全垫升气垫船波浪载荷预报方法

说明书

本发明属于全垫升气垫船波浪载荷预报技术领域，具体涉及一种全垫升气垫船波浪载荷预报方法。本发明提供了可实现纵向与横向波浪载荷测试的气垫船分段模型，在保证模型气密性、水密性、刚度的前提下，通过纵横分段、中心处的回形结构、应变天平等特殊设计，实现模型在迎浪、横浪、斜浪规则波与不规则波中的垂向及水平方向的波浪载荷参数的测量，为全垫升气垫船的波浪载荷预报提供了试验依据。本发明根据全垫升气垫船实船可能经历的海况设定气垫船模型在水池试验过程中的航速、造波情况，通过数据采集系统捕捉应变信号，结合无因次化的弯矩值，预报全垫升气垫船航行过程中各结构薄弱处位置承受波浪载荷，为气垫船强度校核提供载荷输入依据。

技术领域

本发明属于全垫升气垫船波浪载荷预报技术领域，具体涉及一种全垫升气垫船波浪载荷预报方法。

背景技术

由于全垫升气垫船运动较为复杂，与常规船舶相比也存在较大区别，给波浪载荷的理论计算带来了很大困难。而国内关于全垫升气垫船结构强度的规范只在《高速船舶规范》中涉及一小部分，并且规范中的气垫船波浪弯矩等计算方法也是以滑行艇波浪载荷理论为基础得到的。此外，全垫升气垫船长小，型宽大，纵向、横向载荷均不能忽略。因此，为了能够准确计算得到的全垫升气垫船波浪载荷值，从而对全垫升气垫船船体结构进行强度评估分析，最终为该型船的结构设计提供可靠的技术支持，非常有必要进行全垫升气垫船纵、横向波浪载荷模型试验研究。

全垫升气垫船是通过垫升系统及围裙结构使得其悬浮于水面或地面，快速航行于各种复杂环境。运行模式的特殊性使得全垫升气垫船结构复杂，船体遍布气道，在相同尺寸上，它在重量上比常规船模轻得多，重量要求苛刻。因而在常规船模制作要求的基础上，它不仅对船体纵向结构要进行分段，而且对船体横向结构也要分段，分段后的连接不但要考虑船体结构强度，还要考虑船体水密性以及气道结构的气密性，尤其是兼做连接分段用的载荷测试装置的设计和安装。上述船型特点大大增加了该型船模在结构设计上的难度，导致全垫升气垫船纵、横向波浪载荷测试分段模型的制作异常困难，目前国内也没有全垫升气垫船纵、横向波浪载荷测试模型制作的先例。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全垫升气垫船波浪载荷预报方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：制作待预报的全垫升气垫船的等比缩小模型，缩尺比为μ，模型设有三层甲板；将模型沿船体的中纵剖线、船首1/4船长剖线、船舯剖线断开，在中纵剖线和船舯剖面交界位置处预留适航仪安装位置到某一分段中，得到拆分后的六个分段；

步骤2：将拆分后的六个分段组装成完整的模型，在预留位置处安装适航仪，各分段之间留有空隙，并用弹性橡胶条密封分割面，保证模型的气密及水密性；

步骤3：根据待预报的全垫升气垫船的结构薄弱处位置，在模型对应的测点位置布置应变天平；

所述的应变天平由左右两侧基座及中部的测量梁组成，应变天平整体布置在模型的上层甲板上，左基座与右基座分别布置在不同的分段上，测量梁两端齐平布置在两分段的交界上方，在测量梁上安装有应变片，所有应变片均与数据采集系统连接；在左右两侧基座下方，上层甲板与中间层甲板之间、中间层甲板和底层甲板之间均填充有硬质基座；

步骤4：对应变天平进行标定，获取应变片承受弯矩发生应变时对应于数据采集系统电信号的转换关系；

步骤5：获取待预报的全垫升气垫船的航速V_s、航行海域的海水密度ρ_s、波长λ_s与波幅ξ_sa；设置波浪载荷试验的试验水池中波长λ_m为λ_m＝λ_s/μ，波幅ξ_ma为ξ_ma＝ξ_sa/μ，模型的航速V_m为将模型置入试验水池中进行波浪载荷试验，根据数据采集系统反馈的电信号获取各应变片承受的弯矩M_m；