舰船抗爆抗冲击技术体系探析

舰船抗爆和抗冲击技术概念宏观,内涵广泛,对其认识理解、设计研究都需要技术体系的顶层划分和牵引。首先,基于武器攻击对舰船的爆炸毁伤类型,对舰船抗爆与抗冲击这两个概念进行划分;然后,基于舰船总体抗爆抗冲击设计技术需求,区分不同的研究对象及技术的基础理论,提出包含6大类型的舰船抗爆抗冲击技术体系的划分方案,即水上/水下防护结构设计、新型抗爆结构与毁伤分析、设备系统及人员抗冲击、舰船抗爆抗冲击试验验证及技术标准规范;最后,分别对舰船抗爆和抗冲击技术内涵进行详细阐述。所做研究可为我国舰船抗爆抗冲击技术体系的形成提供一个初步构想,供从事舰船抗爆抗冲击设计、研究及管理人员参考。

面向多厂建造的船舶结构柔性设计研究

提升船舶研制效率是每一个船舶企业密切关注的问题之一,“一家设计所设计、多家造船厂建造”(即“一所多厂”)模式能够显著提升船舶交付速度。为更好地解决“一所多厂”模式下不同船厂之间存在的差异,本文介绍了面向建造的设计原则,提出了面向多厂建造的船体结构柔性设计方法,并以船体结构分段划分的柔性设计为例,对面向多厂建造的船体结构柔性设计进行了详细阐述,为“一所多厂”模式下船舶结构设计提供一种思路。

螺旋桨脉动压力的分析推算

以脉动压力为主的螺旋桨激振力在船舶振动响应计算中是一个重要的参数,但其值的确定却是一个 比较复杂的问题。本文利用目前常用的螺旋桨脉动压力经验公式对某船的脉动压力进行了计算比较,并根据其总振 动测试响应值,采用有限元方法对螺旋桨激振力进行了推算,获得了比较满意的结果。

舰艇抗爆抗冲击技术现状和发展途径

抗爆抗冲击能力是舰艇生命力的重要组成部分,直接影响着舰艇战斗力的发挥,是一项影响全舰(艇)综合性能发挥的总体能力。与世界先进的舰艇相比,我国舰艇的抗爆抗冲击能力总体上比较落后,迫切需要全面提高。提高舰艇抗爆抗冲击能力需要从资源、技术和管理几个方面共同努力,其中技术提升是非常关键的一环,而技术途径对于技术工作的效率和效益具有很大影响。首先,从技术层面综述了国内外舰艇抗爆抗冲击技术和能力的现状与发展趋势,然后,分析了制约我国舰艇抗爆抗冲击水平提升的瓶颈问题,根据工作的轻重缓急程度,给出了提升舰艇抗爆抗冲击能力的技术途径建议,可为舰艇抗爆抗冲击研究、设计与评估工作提供参考。

船内爆炸载荷特性及对舰船结构毁伤研究综述

反舰导弹是水面舰船生命力的主要威胁之一。科学认识导弹战斗部船内爆炸复杂毁伤元特性及其作用规律是舰船抗爆结构设计的重要前提。但迄今为止,船内爆炸冲击波、破片群及爆炸产物的定量表征、其对舰船的毁伤机理及数学规律研究远不充分。在梳理国内现有研究成果的基础上,分析了船内爆炸载荷特性及对水面舰船结构的毁伤特性,然后分别针对船内爆炸对结构的主要毁伤过程,分别在试验、理论分析及数值仿真方面的研究进展进行了综述,总结了在基础研究方面存在的不足,提出了尚需解决的问题,旨在为舰船抗内爆结构的研究与设计提供参考。

水下接触爆炸下多舱防护结构载荷特性及动响应研究进展

为探究水下接触爆炸载荷对大型舰船水下舷侧多舱防护结构毁伤的研究进展,从水下接触爆炸下多舱防护结构载荷特性及结构动响应2个方面综述国内外研究现状。对水下接触爆炸产生的冲击波载荷、复杂边界条件下的气泡载荷及高速破片侵彻液舱引起的冲击波载荷的研究现状进行综述;同时对水下接触爆炸下多舱防护结构的舷侧外板结构(背空板)、液舱结构及夹芯结构的响应研究现状分别进行综述。总结国内外学者对相关问题的研究成果,指出目前研究工作中存在的盲点,提出需要进一步研究和解决的问题,旨在为多舱防护结构的研究、设计和优化工作提供参考。

舰船舷侧防御纵壁弧形支撑结构水下接触爆炸的防护效果研究

大型舰船水下舷侧部分在作战中会受到鱼雷、水雷等武器的攻击,它的防护能力是舰船生命力的关键。本文运用了ALE数值仿真技术,从冲击波传递、结构毁伤和能量吸收三方面对舰船舷侧防御纵壁弧形支撑结构在水下接触爆炸载荷作用下的防护机理展开了研究。对比了传统的隔壁支撑舷侧结构和弧形支撑结构在变形和能量吸收等方面的差异。结果表明弧形结构的变形吸能作用使得相邻的第二纵壁变形减少,吸收的能量降低,提高了舷侧结构的防护能力。研究结果可为大型舰船水下防护结构设计提供参考。

水下接触爆炸下单层与双层液舱防雷结构防护能力对比研究

为探讨舰船舷侧防雷结构中的液舱设计,采用有限元方法对单层液舱和双层液舱的防雷结构进行水下接触爆炸数值仿真计算。从结构破坏形貌、载荷特性、吸能特性3方面对比了单层液舱、双层液舱防雷结构差异,分析了两种防雷结构的防护机理。结果表明,双层液舱防雷结构比单层液舱防雷结构的防护能力更好,所得成果可为舰船水下舷侧防护结构的工程设计提供参考。

三体船波浪诱导载荷计算研究

基于三维势流理论和简单格林函数法,探索了三体船在规则波中运动的频响函数,并对航行于北大西洋海域的全船典型剖面波浪载荷进行了长期预报,分析了不同浪向角时典型剖面的剪力、弯矩和扭矩极值,研究了三体船剖面载荷的分布规律和趋势,为三体船结构设计提供了一定的依据。

大型舰艇多学科设计优化船体结构子系统设计方法

多学科设计优化(MDO)是解决复杂系统工程问题的有效手段。通过对大型舰艇多学科设计优化船体结构子系统设计方法进行研究,将船体结构设计分为船体横剖面结构布置方案自动生成、船体横剖面结构方案优选、船体结构重量估算3个步骤;根据总体方案提供的主尺度、横剖面外形轮廓和分层分舱等信息,依据骨材(桁材)均匀布置和余量控制的原则,生成船体横剖面结构布置方案,并提出一套参考母型船设计,确定设计船构件尺寸初值的方法;在船体横剖面结构方案优选过程中,采用调用代理模型代替板架有限元仿真模型的方法来减少结构分析的计算时间,并采用组合法获得重量最轻的设计方案。

美国航空母舰防护结构设计探析

为探寻美国航母的防护结构设计思路,对比分析了美国典型航母的防护结构设计型式和特点,结合武器装备的技术发展,分析了美国航母防护结构设计发展趋势。在此基础上,根据现代反舰武器的攻击特性和部分公开的美国核动力航母设计信息,推测了美国现代航母防护结构设计思想和基本结构型式。

三体船连接桥结构波浪载荷研究

根据三体船船型简要分析连接桥结构波浪诱导的剖面载荷特征。以三维势流理论为基础,应用简单格林函数法对三体船在波浪中运动与载荷的时历进行仿真计算,并将时域结果转换为频域,之后对航行于北大西洋的三体船的连接桥波浪载荷进行长期预报,最终探索三体船连接桥纵向剖面的各载荷分布规律和趋势。

三体船耐波性预报

应用三维势流理论,计算了三体船在不同航速下垂荡、纵摇、横摇运动频率响应函数。预报了三体船在不规则波中各种海况下航行时的运动和加速度有义值,同时分析了三体船在西北太平洋海区一定海况下的运动特征和规律,最终根据舰船耐波性衡准要求,确定了三体船适合航行的海况与航速,为三体船耐波性方面得出了有价值的参考。

错层式钛合金球鼻首导流罩结构形式研究

针对有特殊声学要求的球鼻首导流罩,为满足其透声要求,提出错层式钛合金球鼻首导流罩的结构形式。首先提出了基本结构形式,分析了这种结构形式下连接结构的水密性、结构方案的经济性。运用有限元计算方法对结构强度进行了校核,并对声学性能进行了分析。研究表明:这一结构形式能够满足声呐特殊的工作要求,且结构设计可行。

国外典型航母目标特性探析

本文较全面系统地分析了"尼米兹"级航母总体特性、主要舱室布置,推测分析了"尼米兹"级航母主要甲板板厚特征和结构材料类型。研究表明:"尼米兹"级航母船体结构主要采用STS/HTS钢、HY-100钢和HSLA-100钢,STS/HTS钢主要用非强力甲板,HY-100钢主要用于重要甲板,HSLA-100主要用于强力甲板;"尼米兹"级航母飞行甲板平均厚度推测在21～32 mm之间,机库甲板厚度推测小于32 mm,材料均为HSLA-100。

水下爆炸作用下固支平板动态响应分析

基于MSC.Dytran软件,对固支平板在水下非接触爆炸作用下的动态响应试验工况进行建模仿真分析,其计算结果与试验结果吻合较好。得到的平板在不同大小的水下爆炸冲击波载荷作用下的失效模式也与试验相一致,由此说明利用有限元软件MSC.Dytran模拟仿真水下爆炸作用下的结构动态响应过程的可行性,为工程应用提供了借鉴和参考。

舰用钢质夹层结构连接节点研究现状综述

激光焊接钢质夹层结构的连接节点,是钢质夹层结构在舰船应用中的关键问题之一。梳理了钢质夹层结构之间、钢质夹层结构与传统船体结构之间的典型连接节点;阐述了钢质夹层结构连接节点的必要性和重要性,分析了连接节点设计需考虑的多种因素:连接强度、制造工艺和结构重量;汇总了平面对接的连接形式的现有研究成果,并总结了2种高效的有限元分析方法:平面应变模型的分析方法和壳―体连接结合子模型的分析方法。

水下爆炸数值仿真

基于MSC.Dytran软件,通过一维球对称数值仿真模型,模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气泡脉动过程,其计算结果与经验公式计算结果吻合较好,在此基础上讨论了网格划分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响。通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比,论证了基于一维球对称数值仿真模型,通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法。该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率,具有较强的工程应用价值。

船舶含裂纹焊接结构剩余疲劳寿命可靠性预报

船舶服役期间工程技术人员需要对已检测到裂纹的构件进行剩余疲劳寿命可靠性评估,以便做出维修决策。鉴于基于S-N曲线和累计损伤理论的常规疲劳寿命预报方法对于损伤难以明确定义,本文基于裂纹扩展理论对船舶疲劳热点剩余疲劳寿命可靠性预报方法进行研究。在考虑应力比和应力强度因子幅门槛值的情况下,研究求解裂纹扩展预报的快速数值计算方法。通过与蒙特卡洛模拟相结合,预报可靠性指标随时间的变化曲线、一定存活率下的剩余疲劳寿命等。以油船上某疲劳热点为研究对象,进行剩余疲劳寿命可靠性预报,为工程应用提供参考。

球柱结合壳焊趾表面裂纹坐标变换有限元建模方法及应力强度因子计算

深潜器的上浮和下沉会使得耐压壳体舱口球柱连接位置存在随时间变化的交变应力,这有可能引起疲劳破坏,运用裂纹扩展理论进行疲劳预报时需要解决舱口球柱连接位置的应力强度因子计算问题。推荐一种坐标变换建模法,能够解决球柱结合壳焊趾表面裂纹有限元建模的问题;通过圆管、T型相贯管节点表面裂纹的计算,验证所推荐方法的精度;以4 500 m级载人深潜器为研究对象,计算一定潜深时耐压壳舱口焊趾表面裂纹的应力强度因子。所推荐的方法同样适用于圆柱体、圆锥体、球体或其组合体型式的耐压结构典型节点三维裂纹应力强度因子计算。