● 摘要
当舰船在海面上静止或行驶时，都不可避免地会受到风浪的作用，从而使舰船处在一个复杂的运动环境之中。此时，系留于舰船甲板上的舰载直升机的受力情况就与停靠在陆地上时有所不同，它会随着舰船的运动而在甲板上滑移。为了使直升机在舰船上系留得比较平稳，且直升机及其系留设备的受力状态比较合理，本文对直升机在舰船甲板上的系留情况进行了优化。为了预测舰载直升机—系留索系统的持续动力特性，从而验证设计能否成功地克服共振、疲劳及其他受迫振动所引起的有害效果，本文对直升机及系留设备进行了动力学方面的研究。本论文对舰船在风浪中的运动作了较详细的分析，并以此为基础，对舰载直升机在舰甲板上的受力情况进行了详尽的研究。系留索是一种特殊的柔性单元，不但只能承受拉力，其弹性模量还随拉力和索长的变化而变化。本论文介绍了2种索力计算方法，并分别对其进行了计算验证，得到的结果较为满意。并最终选用等效弹性模量法，通过Ansys的APDL语言编写程序，将拉力对弹性模量的影响考虑到索力计算及优化问题中。本文采用有限元的方法来进行索力计算和优化。由于舰载直升机系留索条数较多，在施加初始索力时，不同的索之间会相互影响，一般都要经过多次调索才能将初始索力准确地加载到系留索上。对于这种结构非线性问题，在有限元分析时，初始索力的施加问题将是一个比较复杂的问题。本文通过Ansys的APDL语言编写了专门的调索程序，成功地解决了初始索力的施加问题，其误差低于0.1%。初始索力施加完成之后，便可以对结构进行优化，从而得出满足条件的最优系留索初始张力。为了避免共振，以及更好地对舰载直升机进行维护，本文还对直升机—系留索系统进行了动力学方面的研究。文中介绍了多自由度系统动力学分析的方法，着重介绍了如何进行模态分析和谐响应分析；根据风浪对舰船的激励载荷，计算出舰船甲板对直升机的激励载荷，从而对直升机—系留索系统进行模态分析，计算出系统的前6阶主振动的频率；并将甲板对直升机的激励施加到系统上，对系统进行谐响应分析，并绘制关心节点（机体系留点）的位移—频率历程曲线，为舰载直升机合理系留提供分析方法。