气垫效应对三体船连接桥砰击载荷的影响

姜宜辰，孙振东，宗智*,3，孙一方，金国庆

1 大连理工大学 船舶工程学院，辽宁 大连 116024

2 高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240

3 辽宁深海浮动结构工程实验室，辽宁 大连 116024

0 引 言

三体船具有优良的稳性、快速性和耐波性，因此被广泛应用于各种高速运输船、海洋资源开发船和军事舰艇的概念设计中[1]。三体船在恶劣海况下航行时会遭遇很大的波浪[2]，发生剧烈的升沉和纵摇运动，船体频繁地出入水会造成严重的砰击现象[3]。对于三体船而言，由砰击载荷造成的连接桥疲劳损伤不可忽略。因此，有必要研究连接桥的入水砰击规律和优化连接桥设计以减小砰击载荷。

Von Karman[4]是最早开始研究楔形体结构入水时所受砰击的学者，在研究水上飞机降落中的入水砰击力时，Von Karman 将其简化为一个二维楔形体模型冲击自由液面的问题，采用动量定理并且考虑水的附加质量，推导出了具有一定倾斜角的楔形体入水砰击时的载荷计算公式。Wagner[5]针对Von Karman 的方法进行了修正，考虑了自由液面处水的堆积效应和水波影响，将小倾角楔形体模型等效为一个平板结构，提出近似平板理论，在不考虑空气垫影响的情况下计算得到了较为合理的结果。此后，诸多学者在Wagner 理论的基础上，提出了许多种分析理论，例如Dobrovol'skaya[6]，Mackie[7]和Greenhow[8]等学者基于自相似流分析理论，该理论将流体视为理想流体，不考虑流体表面张力和入水空气垫等因素，获得了二维楔形体入水的自相似解。Armand 和Cointe[9]将流场分为远喷射区、喷射根部区和喷射顶部区3 个区域，使用匹配渐进法来求解斜入水和自由液面的变化情况。……