艦載設(shè)備具有較好的抗沖擊能力對艦船生命力有重要作用。各海軍強國為提高設(shè)備抗沖擊能力,都對關(guān)鍵設(shè)備進行沖擊試驗,同時制定了相應(yīng)的設(shè)備抗沖擊標(biāo)準(zhǔn)。體積較小重量較輕的設(shè)備可在沖擊試驗機上進行,而大中型艦載設(shè)備則需在浮動沖擊平臺上進行試驗考核。我國在大中型艦載設(shè)備的考核規(guī)范及考核設(shè)施建設(shè)上與西方海軍強國還存在一定的差距,以海軍建設(shè)最為發(fā)達的美國為例,在設(shè)備抗沖擊考核規(guī)范上,有幾經(jīng)修改完善比較成熟的軍標(biāo)MIL-S-901D,同時有配合標(biāo)準(zhǔn)使用的輕型、中型沖擊機和標(biāo)準(zhǔn)、中型、大型浮動沖擊平臺作為艦載設(shè)備的考核工具。相比而言,我國大中型艦載設(shè)備的考核規(guī)范可靠性及操作性不足,也沒有配套的考核工具,只是在個別部門有小型浮動沖擊平臺和最大考核重量為36t的標(biāo)準(zhǔn)浮動沖擊平臺,統(tǒng)一性及規(guī)范性不強。本文即是在此背景下,開展浮動沖擊平臺的沖擊動力特性研究,揭示浮動沖擊平臺考核設(shè)備的機理,分析浮動沖擊平臺的沖擊環(huán)境特性,為大中型浮動沖擊平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供指導(dǎo),尋求浮動沖擊平臺和實船沖擊環(huán)境的相似性及對應(yīng)關(guān)系,為我國大中型艦載設(shè)備抗沖擊考核規(guī)范及系統(tǒng)建設(shè)提供參考。根據(jù)研究背景及實際工程意義,本文首先從艦載設(shè)備考核比較完善成熟的德軍標(biāo)BV043/85和美軍標(biāo)MIL-S-901D出發(fā),分析其對設(shè)備抗沖擊要求及大中型艦載設(shè)備考核試驗實施流程,同時歸納整理國內(nèi)外浮動沖擊平臺硬件建設(shè)及技術(shù)研究情況,總結(jié)應(yīng)用浮動沖擊平臺考核艦載設(shè)備研究進展,提出我國在大中型艦載設(shè)備抗沖擊考核中尚需解決的科學(xué)和工程問題,從而為后續(xù)的研究工作奠定基礎(chǔ)。浮動沖擊平臺作為艦載設(shè)備的考核工具,對其沖擊響應(yīng)進行分析時主要有沖擊環(huán)境和自身結(jié)構(gòu)強度兩大問題。針對沖擊環(huán)境問題,在對浮動沖擊平臺提供給設(shè)備的沖擊環(huán)境進行分析時就不可避免的要使用沖擊譜,因此根據(jù)現(xiàn)階段研究成果,對沖擊譜的原理及特性進行了深入系統(tǒng)研究,闡明沖擊譜的基本概念和物理原理,解釋對相對位移譜、相對速度譜和絕對加速度譜與偽速度譜之間的關(guān)系,分析沖擊譜與Fourier譜的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)主從系統(tǒng)的耦合理論對沖擊譜的譜跌現(xiàn)象進行解釋,分析沖擊譜的主要特性,服務(wù)于浮動沖擊平臺和實船的沖擊環(huán)境研究。針對浮動沖擊平臺的自身結(jié)構(gòu)強度問題,首先對浮動沖擊平臺在水下爆炸下的沖擊響應(yīng)進行分析。根據(jù)考核規(guī)范中工況藥包的設(shè)定及沖擊波的傳播特性,計及沖擊波的水面截斷效應(yīng)及平臺底部的局部空化現(xiàn)象,給出平臺在球面沖擊波作用的垂向剛體運動計算方法。通過數(shù)值仿真計算及相關(guān)試驗數(shù)據(jù),驗證了計算模型的合理性及仿真計算的有效性,同時得出浮動沖擊平臺在水下爆炸下的沖擊響應(yīng)主要為剛體運動,因此浮動沖擊平臺在保證沖擊環(huán)境輸出時,可增大結(jié)構(gòu)的強度及剛度,保證自身的結(jié)構(gòu)強度滿足重復(fù)試驗要求。根據(jù)浮動沖擊平臺沖擊響應(yīng)分析結(jié)果,結(jié)合美軍標(biāo)MIL-S-901D及德軍標(biāo)BV043/85,參考美國中型浮動沖擊平臺結(jié)構(gòu)形式,通過系統(tǒng)識別的方法對我國尚未投入建設(shè)的中型浮動沖擊平臺進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計。得到浮動沖擊平臺的沖擊響應(yīng)后,根據(jù)MIL-S-901D規(guī)范中規(guī)定的浮動沖擊平臺考核設(shè)備工況,對美國標(biāo)準(zhǔn)浮動沖擊平臺和設(shè)計的中型浮動沖擊平臺模型的沖擊環(huán)境進行計算分析,并與德國BV043/85規(guī)范中設(shè)備考核要求的沖擊環(huán)境進行對比,分析MIL與BV規(guī)范對設(shè)備抗沖擊要求的異同。同時為滿足彈性安裝設(shè)備的頻率安裝要求,對美國MIL-S-901D中的甲板模擬器輔助裝置進行原理解讀,分析甲板模擬器和設(shè)備質(zhì)量及安裝頻率對浮動沖擊平臺沖擊環(huán)境的影響,提出浮動沖擊平臺動態(tài)試驗仿真技術(shù)和浮動沖擊平臺試驗標(biāo)定方法。為深入探討浮動沖擊平臺考核設(shè)備的機理,考慮了為滿足彈性安裝設(shè)備安裝頻率要求的甲板模擬器輔助結(jié)構(gòu),對浮動沖擊平臺及其被試設(shè)備的沖擊響應(yīng)進行理論及數(shù)值分析。同時基于基礎(chǔ)激勵的多自由度系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,建立可對艦載設(shè)備在水下爆炸沖擊環(huán)境下響應(yīng)計算的多自由度理論分析方法,研究沖擊譜參數(shù)及激勵力頻率對不同重量不同類型艦載設(shè)備沖擊響應(yīng)的影響,并通過數(shù)值仿真方法驗證了理論分析的合理性。為研究浮動沖擊平臺和實船沖擊環(huán)境的相似性及對應(yīng)關(guān)系,首先對尺寸和規(guī)模與浮動沖擊平臺較為相近的艦船艙段沖擊響應(yīng)及板架變形規(guī)律進行了試驗研究及理論分析,將復(fù)雜船體外殼等效為Taylor平板,基于本文提出的剛體運動求解方法,探討了剛體運動對艦船總體響應(yīng)的影響。同時將艦船艙段及浮動沖擊平臺沖擊響應(yīng)及沖擊環(huán)境的異同進行對比,分析兩者差異。綜合前面分析結(jié)果,可以看出浮動沖擊平臺和實船在載荷輸入、自身結(jié)構(gòu)形式和沖擊響應(yīng)上均有一定的差異,從而導(dǎo)致兩者提供給艦載設(shè)備的沖擊環(huán)境也就有所不同。根據(jù)對不同排水量的艦船在水中爆炸沖擊波作用下的沖擊環(huán)境特點及低通濾波效應(yīng)的研究結(jié)果,結(jié)合沖擊譜對設(shè)備沖擊響應(yīng)影響特性,從統(tǒng)計學(xué)角度,對不同工況下浮動沖擊平臺與設(shè)備連接處的沖擊譜參數(shù)應(yīng)用Fisher方法與艦船不同位置的譜參數(shù)進行判別分析,建立了浮動沖擊平臺和實船沖擊環(huán)境的對應(yīng)關(guān)系。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：U674.70
【部分圖文】：

擊后破壞的可能性。逡逑圖１．１沖擊機（來自互聯(lián)網(wǎng)）邐圖１．２浮動沖擊平臺（來自互聯(lián)網(wǎng)）逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｉｍｐａｃｔ邋ｍａｃｈｉｎｅ邋（Ｆｒｏｍ邋ｉｎｔｅｒｎｅｔ）邐Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｆｌｏａｔｉｎｇ邋ｓｈｏｃｋ邋ｐｌａｔｆｏｒｍ邋（Ｆｒｏｍ邋ｉｎｔｅｒｎｅｔ）逡逑對于體積小重量輕的設(shè)備可在沖擊試驗機上進行沖擊試驗［６’７］，如圖ｕ所示，而逡逑沖擊機作用給設(shè)備的沖擊環(huán)境與實際水下爆炸作用差別較大，同時柴油機、燃?xì)廨啓C等逡逑大型設(shè)備無法在沖擊機上進行試驗，國外對大中型設(shè)備的沖擊試驗大都通過浮動沖擊平逡逑臺進行試驗考核［８］，如圖１．２所示。在美軍標(biāo)ＭＩＬ－Ｓ－９０１Ｄ中給出了不同重量設(shè)備的考逡逑１逡逑

哈爾濱工程大學(xué)博士學(xué)位論文逡逑核工具，如圖１．３所示。逡逑ｇ奶路邐考核工具邐邐逡逑—！邐丨丨輕型沖擊機Ｉ逡逑：中級設(shè)備２Ｅ５＞丨中ｗ沖擊＾邐

本文編號：2816515