一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法技术

本发明专利技术公开了一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，该方法包括：获取正浮状态下气垫支撑平台的参数信息；获取倾斜状态下气垫支撑平台的参数信息并构建半解析求解模型；结合正浮状态下气垫支撑平台的参数信息，对半解析求解模型进行求解，并根据求解结果构建半解析计算模型；对半解析计算模型进行迭代求解处理，输出气垫支撑平台的复原力矩。通过使用本发明专利技术，能够在气垫支撑平台旋转大倾角条件下再考虑出现多种极端情况对气垫支撑平台的静稳性进行求解并且提高其求解效率。本发明专利技术作为一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，可广泛应用于气垫支撑平台性能计算领域。泛应用于气垫支撑平台性能计算领域。泛应用于气垫支撑平台性能计算领域。

【技术实现步骤摘要】
一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法


[0001]本专利技术涉及气垫支撑平台性能计算领域，尤其涉及一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法。

技术介绍

[0002]气垫支撑平台是一种由气垫和浮力舱共同排水支撑的海洋浮式平台，其中气垫是指由水面和水面上方的密封壁所围成的密闭空腔，浮力舱是指由刚性结构浸入水中所形成的具有一定排水体积的密闭舱体。气垫支撑平台在海面上漂浮时，静稳性是其水动力性能的核心指标之一，静稳性不足会导致气垫支撑平台发生倾覆事故。因此，研究气垫支撑平台的静稳性，对气垫支撑平台的结构设计、气垫与浮力舱的排水量分配等具有十分重要的指导意义，现有的船舶与海洋平台的小倾角稳性计算主要采用解析法直接计算，但解析法理论复杂，计算模型也不具备通用性，即需要针对每种船舶与海洋平台构型方案分别推导构建计算模型，十分不便于工程应用；对于大倾角稳性，或形状不规则的船舶与海洋平台的稳性，主要基于数值模拟方法开展，但数值模拟需要耗费大量的计算资源，无法在工程中大量应用。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，能够在气垫支撑平台旋转大倾角条件下再考虑出现多种极端情况对气垫支撑平台的静稳性进行求解并且提高其求解效率。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是：一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，包括以下步骤：
[0005]获取正浮状态下气垫支撑平台的参数信息；
[0006]获取倾斜状态下气垫支撑平台的参数信息并构建半解析求解模型；
[0007]结合正浮状态下气垫支撑平台的参数信息，对半解析求解模型进行求解，并根据求解结果构建半解析计算模型；
[0008]对半解析计算模型进行迭代求解处理，输出气垫支撑平台的复原力矩。
[0009]进一步，所述气垫支撑平台的参数信息包括气舱内的液面高度、气舱内的气体体积和气垫支撑平台的排水体积。
[0010]进一步，所述获取倾斜状态下气垫支撑平台的参数信息并构建半解析求解模型这一步骤，其具体包括：
[0011]对气垫支撑平台进行旋转一定角度处理，计算旋转后气垫支撑平台的坐标数据；
[0012]基于旋转后气垫支撑平台的坐标数据，设定变量参数，所述变量参数包括气垫支撑平台的转轴高度和倾斜状态下气舱内的液面高度；
[0013]基于变量参数，构建倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵和倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵；
[0014]整合倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵和倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵，构建半解析求解模型。
[0015]进一步，所述结合正浮状态下气垫支撑平台的参数信息，对半解析求解模型进行求解，并根据求解结果构建半解析计算模型这一步骤，其具体包括：
[0016]根据静稳性条件，结合正浮状态下气垫支撑平台的排水体积对倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵进行计算，得到第一计算结果；
[0017]根据理想气体状态条件，结合正浮状态下气舱内的气体体积对倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵进行计算，得到第二计算结果；
[0018]结合变量参数、第一计算结果和第二计算结果，构建半解析计算模型。
[0019]进一步，所述所述半解析计算模型如下所示：
[0020][0021]上式中，J
F
表示非线性方程组的Jacobian矩阵，z1,
…
,z
n
表示倾斜状态下的气舱液面高度，z0表示气垫支撑平台的转轴高度，F
j
表示气舱内的气体体积和气垫支撑平台的排水体积所组成的非线性方程组，z
k
表示倾斜状态下气垫支撑平台的转轴高度和气舱液面高度。
[0022]进一步，所述倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵的计算过程和倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵的计算过程具体还考虑气垫支撑平台上的气舱是否漏气、气垫支撑平台上的气舱的内液面是否与湿甲板有交点、基准水平面和气垫支撑平台浮力舱的舱底与舱顶是否有交点，所述湿甲板位于气舱的顶部。
[0023]进一步，所述对半解析计算模型进行迭代求解处理，输出气垫支撑平台的复原力矩这一步骤，其具体包括：
[0024]基于预设的迭代算法，对半解析计算模型进行线性处理，得到初步变量参数的值；
[0025]将初步变量参数的值代入半解析求解模型进行迭代计算，直至计算结果满足预设计算精度，输出变量参数的值；
[0026]根据变量参数的值计算气垫支撑平台的浮力矩和重力矩；
[0027]对浮力矩和重力矩进行求和处理，得到气垫支撑平台的复原力矩。
[0028]进一步，所述预设的迭代算法如下所示：
[0029][0030]上式中，表示第i次迭代后气垫支撑平台的转轴高度和气舱液面高度的值，F
j
表示气舱内的气体体积和气垫支撑平台的排水体积所组成的非线性方程组。
[0031]进一步，所述气垫支撑平台的复原力矩的计算公式如下所示：
[0032]M
r
＝M
a
+M
b
+M
g
[0033]上式中，M
r
表示气垫支撑平台受到的复原力矩，M
a
表示气舱的复原力矩，M
b
表示浮力舱的复原力矩，M
g
表示气垫支撑平台的重力矩。
[0034]本专利技术方法的有益效果是：本专利技术通过构建半解析求解模型与半解析计算模型可以有效求解大倾角下气垫支撑平台产生湿湿甲板浸水、平台底部出水和气舱漏气等极端状
况时的静稳性，通过半解析计算方法对构建的模型进行求解处理，具有求解速度快的特点且极大地提高了静稳性计算效率。
附图说明
[0035]图1是本专利技术一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法的步骤流程图；
[0036]图2是本专利技术气垫支撑平台的水平剖面示意图；
[0037]图3是本专利技术气垫支撑平台在正浮状态下的垂直剖面示意图；
[0038]图4是本专利技术气垫支撑平台倾斜θ角后浮力舱顶部湿甲板无入水、底面无出水的垂直剖面示意图；
[0039]图5是本专利技术气垫支撑平台倾斜θ角后浮力舱顶部湿甲板入水、底面出水且部分气舱漏气的垂直剖面示意图；
[0040]附图标记：1、浮力舱；2、气舱；3、基准水平面；4、内液面。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
[0042]参照图1，本专利技术提供了一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，该方法包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取正浮状态下气垫支撑平台的参数信息；获取倾斜状态下气垫支撑平台的参数信息并构建半解析求解模型；结合正浮状态下气垫支撑平台的参数信息，对半解析求解模型进行求解，并根据求解结果构建半解析计算模型；对半解析计算模型进行迭代求解处理，输出气垫支撑平台的复原力矩。2.根据权利要求1所述一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，其特征在于，所述气垫支撑平台的参数信息包括气舱内的液面高度、气舱内的气体体积和气垫支撑平台的排水体积。3.根据权利要求2所述一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，其特征在于，所述获取倾斜状态下气垫支撑平台的参数信息并构建半解析求解模型这一步骤，其具体包括：对气垫支撑平台进行旋转一定角度处理，计算旋转后气垫支撑平台的坐标数据；基于旋转后气垫支撑平台的坐标数据，设定变量参数，所述变量参数包括气垫支撑平台的转轴高度和倾斜状态下气舱内的液面高度；基于变量参数，构建倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵和倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵；整合倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵和倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵，构建半解析求解模型。4.根据权利要求3所述一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，其特征在于，所述结合正浮状态下气垫支撑平台的参数信息，对半解析求解模型进行求解，并根据求解结果构建半解析计算模型这一步骤，其具体包括：根据静稳性条件，结合正浮状态下气垫支撑平台的排水体积对倾斜状态下气垫支撑平台排水体积及其Jacobian矩阵进行计算，得到第一计算结果；根据理想气体状态条件，结合正浮状态下气舱内的气体体积对倾斜状态下气舱内气体体积及其Jacobian矩阵进行计算，得到第二计算结果；结合变量参数、第一计算结果和第二计算结果，构建半解析计算模型。5.根据权利要求4所述一种气垫支撑平台静稳性的半解析计算方法，其特征在于，所述半解析计算模型如下所示：上式中，J
F
表示非线性方程组的Jacobian矩阵，z1,
…
,z
n...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭志群，钟良靖，刘天辉，章仕杰，王森，王凯，苗建明，任磊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：