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复合材料地效翼船浮筒结构设计

2021-08-17金星瑜程瑞松尤国红石亚军周秀红

船海工程 2021年4期

金星瑜,程瑞松,尤国红,石亚军,,周秀红

(1.中国船舶科学研究中心,江苏 无锡 214082;2.中船重工(海南)飞船发展有限公司,海南 三亚 572000)

地效翼船位于水翼翼梢的浮筒(又称侧浮体)是横向稳定性的重要保障,又是浮航过程中与船身共同排水,产生浮力和水动升力的组件[1-2]。近年来,国内外设计人员基于轻量化设计思想,常选用高强纤维布和泡沫夹芯固化的夹层结构复合材料进行中小型地效翼船设计。船身(主浮舟)、水翼及操纵舵蒙皮和内部框梁结构的复材化不仅可以有效减重,相应的理论计算与使用经验也明确了夹层复合材料保证船体局部刚度、满足强度安全性的积极作用[3]。作为重要结构组件,浮筒本身有全密封、排水体积大、气动和水阻力小的性能要求。而玻璃钢泡沫夹芯复合材料胶接成型,表皮光顺无铆钉孔,减阻减重且具有优良的水密性,针对浮筒湿面积大和长期高频次浸水的特点,尤其具有适用性。为进一步探讨夹层复合材料应用于地效翼船浮筒的可行性,基于某型4 t级上单翼布局的地效翼船,设计双剑斜杆支撑式夹层复合材料浮筒,方案包括浮筒与主翼的连接方式、外型尺寸和内部纵横向构件布置。利用CATIA软件建立三维模型并导入Hypermesh前处理软件进行网格离散,采用MSC.Patran/Nastran软件对浮筒着水工况进行有限元仿真计算,对整体和局部结构强度进行校核并提出局部加强方案。

1 浮筒连接与构造方案

1.1 浮筒与主翼连接方式

图1分别为我国和俄罗斯的两款地效翼船,对于采用主翼下反布局的“XTW-5”型,浮筒位于主翼的内外翼折角下端保证侧倾时低位触水,而“两栖星”型地效翼船的浮筒则位于小展弦比矩形翼翼梢,几乎与船底同高。……

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