【摘要】：隨著水下非接觸爆炸威脅的日益嚴(yán)重,艦載設(shè)備的抗沖擊研究愈發(fā)重要。潛器的舷間設(shè)備通常位于輕外殼與耐壓殼之間,在保證艦艇生命力完整上具有重要作用,因此,探究潛器舷間設(shè)備的抗沖擊研究方法具有重要的理論價值和工程意義。但是目前國內(nèi)外關(guān)于舷間設(shè)備的抗沖擊研究十分少見。本文考慮到不同舷間設(shè)備抗沖擊研究中的共性及差異性,針對升降裝置和高壓氣瓶基座結(jié)構(gòu)兩款典型潛器舷間設(shè)備開展了相關(guān)動力學(xué)理論分析和抗沖擊模擬,并進(jìn)行了初步的沖擊防護(hù)設(shè)計與改進(jìn)。具體內(nèi)容如下:首先,建立了通用的舷間設(shè)備沖擊動力學(xué)模型分析方法。理論求解規(guī)則結(jié)構(gòu)在無限水域的附連水質(zhì)量,并進(jìn)行流固耦合模態(tài)分析求解設(shè)備在有限封閉水域的附連水質(zhì)量;通過剛度計算確定耐壓殼體與圍殼板架對設(shè)備提供的剛度支持,建立設(shè)備的剛度模擬模型;研究了設(shè)備內(nèi)部零部件連接方法,確定了綁定約束、接觸約束和螺栓連接等多種連接方式各自的適用性。第二,從透射沖擊波和艇體傳遞載荷兩方面綜合分析潛器舷間沖擊載荷特性。在透射載荷方面,研究水下爆炸沖擊波在雙面浸水板前后的透射作用,理論推導(dǎo)透射波計算公式,并采用數(shù)值手段驗證了透射波的超壓峰值、脈寬特征及沖量的變化,確定了封閉空間透射沖擊波載荷計算方法。在艇體傳遞載荷方面,采用聲固耦合法計算多工況下的艇體傳遞沖擊載荷,并總結(jié)了爆源方向、沖擊因子、水深和加強(qiáng)構(gòu)件等關(guān)鍵因素對潛器舷間艇體傳遞沖擊載荷的影響。第三,分析現(xiàn)行動態(tài)設(shè)計分析方法和時域模擬法在舷間設(shè)備抗沖擊研究中的適用性。分別應(yīng)用動態(tài)設(shè)計分析方法和時域模擬法對升降裝置和高壓氣瓶基座結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗沖擊計算,進(jìn)行設(shè)備的沖擊響應(yīng)特性分析,發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的薄弱區(qū)域,為防護(hù)設(shè)計提供了依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,對兩款設(shè)備進(jìn)行了考慮透射沖擊波載荷的動力學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)透射載荷強(qiáng)度稍弱于同一工況下的艇體傳遞載荷。最后,開展了潛器舷間設(shè)備的沖擊防護(hù)研究與改進(jìn)。對于升降裝置,探究隔沖系統(tǒng)參數(shù)對升降裝置動態(tài)響應(yīng)的影響,確定升降裝置系統(tǒng)的最優(yōu)隔沖剛度與阻尼。對于空氣瓶基座結(jié)構(gòu),改進(jìn)了基座各部位厚度,開展了不同尺寸基座的沖擊試驗,驗證了數(shù)值模擬方法,針對薄弱區(qū)域進(jìn)行了優(yōu)化,并結(jié)合工程實際問題,探究基座的螺栓固定板破壞機(jī)理,提出了通用的螺栓固定板初步設(shè)計公式。
【圖文】：

合理仍不得而知，除此之外，ＧＪＢ要求的嚴(yán)酷程度與何種水下爆炸工況大致相當(dāng)也是值逡逑得探討的問題。潛器圍殼內(nèi)的升降裝置和舷側(cè)的高壓空氣瓶基座系統(tǒng)即為兩種最為典型逡逑的舷間設(shè)備，如圖１．１、１．２所示。逡逑４逡逑

收縮狀態(tài)逡逑圖２．１升降裝置結(jié)構(gòu)及功能示意邐圖２．２升降裝置外框架模型逡逑（１）幾何清理逡逑為了有效保證艦載設(shè)備在抗沖擊數(shù)值計算中的精度，在劃分升降裝置這類大型設(shè)備逡逑的有限元模型的單元網(wǎng)格時，只是實現(xiàn)網(wǎng)格的劃分是不夠的，還需要非常重視單元劃分逡逑質(zhì)量。通常，幾何質(zhì)量的不合格包括以下問題：在幾何建模的過程中，設(shè)備規(guī)模過大，逡逑人為的失誤可能會出現(xiàn)點線面的重合、錯位、折疊等缺陷，造成網(wǎng)格劃分的質(zhì)量過低，逡逑這也是最常見的問題；其次，，由于工程實際的需要，設(shè)備上通常具有很多不必要的幾何逡逑特征，比如倒角、圓孔等，但是這些特征對于設(shè)備整體的沖擊響應(yīng)特征幾乎是沒有影響逡逑的，卻反而大大增加了網(wǎng)格劃分的工作規(guī)模和求解難度，可在幾何清理過程中予以舍棄；逡逑最后
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.70

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本文編號：2654765