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带气囊结构航行体入水回收动力学特性研究

力学学报 2024年第4期56卷 943-959页

作者：职明洋燕国军孙龙泉王鹏霄哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并... 详细信息

针对大尺度模型入水航行体的回收问题,为避免结构入水下落产生的过大入水深度对发射平台的安全造成威胁,并提升模型航行体的回收效率.文章设计了一种带气囊的航行体结构,认为气囊自空中释放并与航行体同步入水,经上浮后确保结构回收,并给出了模型具体的设计参数.同时基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法建立了带气囊结构入水回收的数值计算模型,结合相关球体入水以及AUV头段入水试验结果,验证了数值方法的有效性并选取了本模型的无关性网格尺度.在此基础上,开展了不同气囊体积下航行体垂直入水回收的计算,选取了该结构对应的最佳气囊体积.随后,针对不同入水参数(入水速度、攻角以及气囊固定位置)进行了带气囊结构航行体入水回收过程的对比分析.研究结果表明,气囊体积对回收效率的提升具有正相关作用,且在体积的选取中应兼顾回收效率与气囊内压响应;入水速度的增加诱导系统运动规模同步增加,不利于回收的进行;入水攻角以及气囊固定位置的不同造成不同阶段航行体偏转运动的差异,气囊固定在航行体中部且较大的入水攻角有利于航行体模型的入水回收.

关键词：航行体回收结构入水气囊姿态偏转耦合欧拉-拉格朗日方法

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用于超声造影的微囊藻气囊提取新方法

生物工程学报 2022年第4期38卷 1589-1601页

作者：许瑞龙欢汪迎晖黄开耀中国科学院水生生物研究所中国科学院藻类生物学重点实验室湖北武汉430072 中国科学院大学北京100049 武汉大学中南医院湖北武汉430072

气囊是一种由蛋白质外壳包裹气体形成的纳米级细胞结构,常见于蓝藻和嗜盐古菌中。气囊中包含的气体在超声波作用下,能够散射声波并产生谐波信号而增强信噪比,具备成为新型超声造影剂的潜质。但目前提取气囊的方法主要是传统的高渗裂解法... 详细信息

气囊是一种由蛋白质外壳包裹气体形成的纳米级细胞结构,常见于蓝藻和嗜盐古菌中。气囊中包含的气体在超声波作用下,能够散射声波并产生谐波信号而增强信噪比,具备成为新型超声造影剂的潜质。但目前提取气囊的方法主要是传统的高渗裂解法,该操作过程烦琐、得率低,不适用于气囊的大规模提取。针对这些技术瓶颈,文中建立了一种快速、高效的微囊藻气囊分离方法,称为H_(2)O_(2)法。较传统的高渗裂解法该方法可将气囊的得率提升3倍以上,提取气囊的时间从24 h缩短为7 h。H_(2)O_(2)法不仅适用于实验室培养的微囊藻中气囊的提取,同时适用于提取含有胶鞘壁的野外群体微囊藻的气囊。用H_(2)O_(2)法提取的气囊表现出良好的超声造影特性。总之,该技术以其高效性和广谱性展现出较好的工业生产潜力,为开发气囊作为生物合成的超声造影剂提供了技术支持。

关键词：气囊超声造影剂高渗裂解法 H_(2)O_(2)法

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月壤参数对月面着陆气囊缓冲性能的影响

国防科技大学学报 2022年第4期44卷 69-80页

作者：周旋周仕明李道奎国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室湖南长沙410073

为研究月壤参数对气囊缓冲性能的影响,根据“嫦娥三号”的着陆工况设计了月面着陆气囊,并基于可压溃泡沫模型建立了考虑月壤特性的气囊缓冲动力学模型。对不同月壤下气囊的缓冲过程进行分析,发现月壤越软有效载荷冲击加速度越小,但气囊... 详细信息

为研究月壤参数对气囊缓冲性能的影响,根据“嫦娥三号”的着陆工况设计了月面着陆气囊,并基于可压溃泡沫模型建立了考虑月壤特性的气囊缓冲动力学模型。对不同月壤下气囊的缓冲过程进行分析,发现月壤越软有效载荷冲击加速度越小,但气囊会陷入月壤中,不利于对外排气,影响其缓冲效果。因此,采用气囊峰值压力、有效载荷最大加速度和最大下落高度3个指标对气囊缓冲性能进行综合评价,定量研究了月壤参数的影响规律。结果表明:月壤密度、剪切模量及屈服参数a_(0)和a_(1)对缓冲性能的影响较大,且对前两个指标为正影响,对后一个指标为负影响。进一步研究发现,这4个月壤参数与3个缓冲性能指标之间均为指数函数关系。

关键词：气囊月面土壤着陆冲击缓冲性能

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一种改进的气囊隔振装置结构设计及试验研究

振动与冲击 2022年第12期41卷 31-35,94页

作者：李步云帅长庚杨兆豪海军工程大学振动与噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033

为提升气囊隔振装置低频隔振性能,需要进一步降低系统刚度。该研究提出了一种新型气囊隔振装置设计形式,该结构能够保证隔振系统的静承载能力不变,但刚度实现大幅降低。改进的结构设计是在原系统的结构基础上,引入了万向节与连接结构。... 详细信息

为提升气囊隔振装置低频隔振性能,需要进一步降低系统刚度。该研究提出了一种新型气囊隔振装置设计形式,该结构能够保证隔振系统的静承载能力不变,但刚度实现大幅降低。改进的结构设计是在原系统的结构基础上,引入了万向节与连接结构。在静平衡状态时,万向节不发生转动,引入的新结构不会影响系统的静承载能力。当承载平台发生振动时,引入的新结构改变侧向气囊的变形情况,从而降低系统的刚度。该研究建立了新系统简化的力学模型,推导出系统回复力与位移的关系,并分析了无量纲参数对系统特性的影响。进行了动力学分析,比较了新系统与原系统力传递率特性,结果发现新系统的起始隔振频率远低于原系统。设计、制造了原理样机,并进行试验。理论与试验结果表明:新系统可以近似为一个线性系统,与理论分析相符,且隔振系统的刚度最大可下降75%;该结构设计能够有效减低系统刚度,从而提升隔振系统隔振能力。

关键词：气囊隔振装置结构设计低刚度设计

一种新型高静低动刚度气囊隔振装置结构设计及其试验研究

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船舶力学 2022年第11期26卷 1705-1713页

作者：杨兆豪帅长庚李步云马建国海军工程大学振动与噪声研究所武汉430033 船舶振动噪声重点实验室武汉430033

目前的船用隔振装置对低频振动的隔离效果不够理想,严重影响船舶声隐身性能。本文针对船舶机械激发的低频振动,提出一种基于气囊的新型高静低动刚度结构。首先,通过力学模型推导该结构的静力学特性,并分析无量纲参数对系统特性的影响;其... 详细信息

目前的船用隔振装置对低频振动的隔离效果不够理想,严重影响船舶声隐身性能。本文针对船舶机械激发的低频振动,提出一种基于气囊的新型高静低动刚度结构。首先,通过力学模型推导该结构的静力学特性,并分析无量纲参数对系统特性的影响;其次,通过谐波平衡法推导动力学方程,并对力传递率特性进行分析;最后,设计制造原理样机并进行试验,讨论不同气压条件下的装置刚度。理论与试验结果表明,该结构设计能够通过侧向气囊隔振器和万向节连杆机构引入负刚度,可以在保证静承载能力不变的情况下有效降低整体动刚度,同时,得到侧向气囊隔振器的气压值是影响该装置刚度的关键因素。

关键词：气囊负刚度隔振高静低动刚度结构优化设计

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气体介质对排气式气囊缓冲特性影响研究

中国空间科学技术 2022年第2期42卷 22-29页

作者：李博竺梅芳雷江利何青松王飞北京空间机电研究所北京100094

中国新一代载人飞船试验船研制过程中开发了一套组合式缓冲气囊。以新飞船返回舱为研究对象,通过流体力学和热力学理论推导,建立了含有内囊的组合式气囊缓冲过程动力学模型,并通过MSC-Dytran对其有效性进行了验证。之后通过仿真计算,分... 详细信息

中国新一代载人飞船试验船研制过程中开发了一套组合式缓冲气囊。以新飞船返回舱为研究对象,通过流体力学和热力学理论推导,建立了含有内囊的组合式气囊缓冲过程动力学模型,并通过MSC-Dytran对其有效性进行了验证。之后通过仿真计算,分析了影响气囊缓冲特性的两项气体固有参数——气体自由度与摩尔质量——对气囊缓冲过程的影响。研究结果表明,相比气体自由度,摩尔质量对气囊缓冲特性影响更大,气体摩尔质量越小,气囊的排气速度越快,所需的排气口面积越小;但通过调整气囊的排气口面积,几种常见的气体可作为气囊缓冲介质实现相近的缓冲效果,其中由气囊缓冲介质不同导致的缓冲过载与反弹速度的最大偏差分别不超过0.2 g与0.12 m/s。研究结果可以为缓冲气囊工程应用中气体介质的选择提供一定参考。

关键词：气体气囊动力学缓冲特性排气口面积

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船闸闸室底部设有气囊的三维水动力特性研究

水动力学研究与进展（A辑） 2022年第6期37卷 846-852页

作者：陈明杨岚彬黄海津杨颖重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心重庆400074 中交第二航务工程勘察设计院有限公司武汉430060

为缩短船舶过闸时间和节约船闸用水,该文提出了一种气囊与输水系统相结合的新型船闸。基于典型的船闸尺度和气囊设计方案,采用输水动态仿真方法,研究了气囊充气流量对闸室水动力特性的影响,估算了闸室内船舶停泊条件。研究结果表明:气... 详细信息

为缩短船舶过闸时间和节约船闸用水,该文提出了一种气囊与输水系统相结合的新型船闸。基于典型的船闸尺度和气囊设计方案,采用输水动态仿真方法,研究了气囊充气流量对闸室水动力特性的影响,估算了闸室内船舶停泊条件。研究结果表明:气囊充气过程中,闸室中部形成一个明显的分流带,水体分别流向上下游闸首后呈现震荡型水流现象;当充气流量由Q=35.89 m3/s增加至77.43 m3/s,闸室纵向最大水面比降呈线性增加,相应的船舶纵向水平分力满足停泊要求,相比无气囊方案省时率达1.85%-21.11%且省水率达33%左右。

关键词：船闸气囊水动力特性数值模拟停泊条件

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ICU患者人工气道气囊管理的最佳证据总结

中华护理杂志 2022年第24期57卷 3038-3045页

作者：舒越毕蒙蒙张超龚艳艳李智欣周甜甜李星茹刘晓玉谢文广南昌大学护理学院南昌市330008 南昌大学第二附属医院护理部南昌大学第二附属医院神经外科ICU

目的检索、评价并总结国内外关于ICU患者人工气道气囊管理的最佳证据,为临床实践与标准制订提供参考。方法系统检索UpToDate、BMJ Best Practice、国际指南协作网、美国国立指南网、澳大利亚乔安娜布里格斯研究所(Joanna Briggs Insti... 详细信息

目的检索、评价并总结国内外关于ICU患者人工气道气囊管理的最佳证据,为临床实践与标准制订提供参考。方法系统检索UpToDate、BMJ Best Practice、国际指南协作网、美国国立指南网、澳大利亚乔安娜布里格斯研究所(Joanna Briggs Institute,JBI)循证卫生保健中心数据库、Cochrane Library、PubMed、Embase、Web of Science、CINAHL、英国国家卫生与临床优化研究所网站、中国临床指南文库、医脉通、万方数据库、中国生物医学文献数据库、中国知网关于ICU患者人工气道气囊管理的所有证据,包括临床决策、指南、系统评价及专家共识等。检索时限为2012年1月—2022年2月。由4名研究者对纳入的文献质量进行评价,2名研究者对符合质量标准的文献进行证据提取。结果共纳入22篇文献,其中临床决策3篇、指南7篇、专家共识3篇、系统评价9篇。总结出29条最佳证据,包括人工气道评估、气囊的选择、气囊充气方法、气囊充气时机、气囊压力调节、气囊漏气评估、气囊上滞留物的清除、气囊漏气试验8个方面。结论 ICU患者人工气道气囊管理的最佳证据可为临床医护人员提供循证证据,以科学的方法管理人工气道气囊,有助于降低ICU患者呼吸机相关性肺炎的发生率。

关键词：重症监护病房呼吸人工气道管理气囊循证护理学

耦合气囊及制动控制对人地碰撞损伤的防护及效果评估

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汽车安全与节能学报 2022年第3期13卷 438-445页

作者：邹铁方赵云龙肖璟李艳春长沙理工大学汽车与机械工程学院中国长沙410114

为评估在人-地碰撞损伤防护中结合控制制动及气囊措施的效果,开展了系列仿真实验。含4种行人模型、2种步态、3种碰撞车速,选择4种车型的车辆,前端安装与车同宽的气囊;完全制动车辆,至人体头部与车体首次接触后,松开制动并引爆气囊;直到... 详细信息

为评估在人-地碰撞损伤防护中结合控制制动及气囊措施的效果,开展了系列仿真实验。含4种行人模型、2种步态、3种碰撞车速,选择4种车型的车辆,前端安装与车同宽的气囊;完全制动车辆,至人体头部与车体首次接触后,松开制动并引爆气囊;直到满足若干准则后,再完全制动车辆至静止。结果表明:结合制动控制与气囊的方式,简化了控制策略;将人-地碰撞加权伤害费用(WIC)降低91.9%;将行人头部损伤准则(HIC)均值降低87.7%。因而,更优的气囊形状及点火时刻可提升防护效果;但对于某些人-地碰撞损伤的案例,仍需其他解决方案。

关键词：汽车安全人-地碰撞损伤制动控制虚拟仿真系统气囊加权伤害费用