【技术实现步骤摘要】
基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法及其装置
本专利技术涉及船舶力学
，尤其涉及一种基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法及其装置。
技术介绍
近年来，我国公务执法船、科考船、海军水面舰船等发展十分迅速，船载飞机逐渐成为大型舰船的常规装备。舰船航行时受风、浪、涌影响会产生复杂摇摆运动，甲板飞机在各个自由度方向将承受不同程度惯性载荷，若系固载荷超过飞机结构或甲板系留装置安全阈值，飞机结构或甲板系留装置将会受到损坏，同时还可能激发更大的甲板事故。受甲板风、纵横摇等复杂环境，以及飞机机体、机轮、柔性索具、钢质甲板、轮挡等耦合形成的复杂多体系统影响，常规数值计算方法尚难以有效开展船载飞机系留载荷计算。一是甲板飞机系留结构是典型的非线性静不定问题，系留索变形呈现绷紧、松弛的交替变化状态，数学求解困难；二是系留索变形呈悬链线状态，承拉不承压，常规的线性力学计算模型如杆元、梁元难以有效应用，加之系留索受力变幅大，常规等效模型或简化分析方法均会有不同程度的失效。ADAMS等动力学仿真软件虽可较好地模拟轮胎、起落架支柱、机体等承载和变形工况，但软件中尚无合适的绳索单元来...
【技术保护点】
1.一种基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法，其特征在于，包括以下步骤：简化飞机模型，将飞机机轮等效为弹簧模型，飞机机身等效为刚体，甲板等效为刚体；根据简化后的飞机模型，确定飞机刚体结构的位移类型；通过坐标变换，把刚体上任意一点的位移表达成飞机机轮变形位移及刚体在甲板平面内滑动位移的组合形式；简化系留索具模型，根据系留索具绷紧到松弛状态的受力特点，构建系留索具悬链线力学模型；以系留索受力平衡为约束条件，构造索具载荷联立方程，借助牛顿－拉斐尔法通过数值迭代求解，得到系留索系留载荷。
【技术特征摘要】
1.一种基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法，其特征在于，包括以下步骤：简化飞机模型，将飞机机轮等效为弹簧模型，飞机机身等效为刚体，甲板等效为刚体；根据简化后的飞机模型，确定飞机刚体结构的位移类型；通过坐标变换，把刚体上任意一点的位移表达成飞机机轮变形位移及刚体在甲板平面内滑动位移的组合形式；简化系留索具模型，根据系留索具绷紧到松弛状态的受力特点，构建系留索具悬链线力学模型；以系留索受力平衡为约束条件，构造索具载荷联立方程，借助牛顿－拉斐尔法通过数值迭代求解，得到系留索系留载荷。2.如权利要求1所述的基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法，其特征在于，所述根据简化后的飞机模型，确定飞机刚体结构的位移类型具体包括：将飞机刚体重心的空间六个自由度的位移分为两类，I类是由飞机机轮或缓冲器变形引起的刚体位移，指机轮有三个独立的Z向位移w1,w2,w3，这三个独立位移表达刚体在甲板垂直方向产生的位移w0，以及绕X轴的转角γ和绕Y轴的转角β；II类是刚体在甲板平面内滑动产生的位移，指刚体在甲板平面内沿X轴和Y轴方向的平移(x1y1)，以及绕Z轴的转角α′。3.如权利要求2所述的基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法，其特征在于，w0,γ,β和w1,w2,w3之间的关系如下：w0＝min(w1,w2,w3)γ＝sin-1[(w1-w2)/b]其中，a为前主轮距，b为主轮距。4.如权利要求3所述的基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法，其特征在于，所述通过坐标变换，把刚体上任意一点的位移表达成飞机机轮变形位移及刚体在甲板平面内滑动位移的组合形式具体为：在刚体坐标系下，在没有刚体位移条件下假设刚体任意一点的坐标为(uvw)T，在I类位移作用下，刚体任意一点新的坐标(u′v′w′)T表达为：或者其中,(ucvcwc)T为w0变形对应机轮在刚体坐标系下的位置坐标；在第II类位移作用下，刚体上各点坐标会发生新的变化，假设刚体在甲板面内的位移为x1，y1，α′，刚体上任意一点新的坐标(u″v″w″)T在I类位移下新坐标基础上修正为下式：通过上述坐标变换，刚体任意一点位移表达为坐标变换后和坐标变换前的差的形式，即表达为刚体两类位移w1,w2,w3，和(x1y1)α′的组合形式，即为：5.如权利要求4所述的基于悬链线模型的船载飞机系留载荷计算方法，其特征在于，所述简化系留索具模型，根据系留索具绷紧到松弛状态的受力特点，构建系留索具悬链线力学模型的具体步骤如下：假设系留索沿索长方向承受均布载荷q的作用，其中，q＝ρgA；其中，ρ是系留索的密度，g是重力加速度，A是系留索的横截面积，系留索在均布载荷q作用下的几何形状是悬链线；对于...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢军伟，童剑，代丽红，王云，常进，吴其俊，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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