在近几年来,国内外客船在恶劣海况中发生倾覆的事件时有发生,这严重危害了船员和旅客的生命财产安全。为此,我们经过大量的资料研究并结合气囊的特性,提出将气囊应用到船舶安全并取得了相关专利,这种方法具有一定的创新性,将会给船舶安全研究方面带来重要意义。本文的具体研究工作如下:首先,从静力学与动力学两方面对船舶横倾运动进行机理研究,并建立了“船舶-气囊”横倾运动方程模型及力学分析。之后以一艘内河船舶为例,进行了大倾角下气囊对船舶静稳性影响理论计算分析。然后基于推板造波原理与任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法进行了规则波浪的数值模拟研究,通过建立船舶与气囊有限元模型,研究了船舶与水之间的流固耦合作用,最终实现波浪下应急气囊对船舶抗倾运动影响的仿真研究,同时对理论计算进一步验证。最后根据实船参数与计算结果,设计了一种气囊连接装置方案,并选取了 5°、10°、16°、20°四种船舶稳定横倾状态进行相应的气囊受力分析,通过SolidWorks和ANSYS软件联合仿真分析不同倾角下连接装置的应力和应变的集中情况以及随角度增大而产生的变化规律,并判定是否符合合理接受范围。在此基础之上,采用响应面设计方法对气囊连接装置继续进行优化设计。本文通过计算分析和仿真研究有效验证了气囊式抗倾方法的合理性与可行性,并对实船气囊连接装置达到了优化结果。