艦船舵密封裝置沖擊理論建模與仿真研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，潛艇必然面臨著水下非接觸爆炸威脅，由于潛艇結(jié)構(gòu)以及艇內(nèi)設(shè)備承受著過(guò)大加速度和位移而遭到破壞，導(dǎo)致潛艇散失戰(zhàn)斗力。舵?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)在作戰(zhàn)環(huán)境中主導(dǎo)著潛艇的操縱性和抗沉性，其中作為舵?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，舵密封裝置影響著潛艇的工作性能和密封安全。因此，研究舵密封裝置水下非接觸爆炸環(huán)境中的沖擊響應(yīng)計(jì)算方法對(duì)舵密封裝置的抗沖擊設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。
　　基于此，本文以舵密封裝置為對(duì)象，從設(shè)計(jì)沖擊譜、時(shí)域沖擊載荷以及水下非接觸爆炸數(shù)值模擬的

2、角度，研究其沖擊計(jì)算方法，并進(jìn)行相應(yīng)的沖擊響應(yīng)計(jì)算。研究的具體內(nèi)容包括：
　?。?）從反應(yīng)譜的概念出發(fā)，研究了艦艇動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法（DDAM，或稱設(shè)計(jì)沖擊譜），并進(jìn)行時(shí)域沖擊載荷轉(zhuǎn)換。首先運(yùn)用模態(tài)疊加法，將多自由度系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并結(jié)合杜哈梅積分求解各階模態(tài)響應(yīng)，采用NRLSUM模態(tài)組合法獲得設(shè)計(jì)沖擊譜響應(yīng)。其次提出構(gòu)造等位移譜線方法，將DDAM法中的兩折譜擴(kuò)展為三折線譜，根據(jù)BV043-85規(guī)范將沖擊譜轉(zhuǎn)換為時(shí)域沖擊載荷；

3、r>　?。?）研究了舵密封裝置的靜態(tài)特性，計(jì)算了設(shè)計(jì)沖擊譜響應(yīng)，理論推導(dǎo)了填料的軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力和側(cè)壓系數(shù)的計(jì)算公式；運(yùn)用有限元法，討論了軸向位移、軸向應(yīng)力、徑向應(yīng)力、側(cè)壓系數(shù)和側(cè)壓系數(shù)比隨摩擦系數(shù)和壓蓋預(yù)緊力的變化趨勢(shì)，對(duì)比了理論計(jì)算和有限元計(jì)算結(jié)果。除此之外，以舵密封裝置的簡(jiǎn)化力學(xué)模型為例，闡述了艦船沖擊“譜跌”現(xiàn)象，建立了舵密封裝置的有限元模型，并運(yùn)用DDAM法計(jì)算得到?jīng)_擊響應(yīng)；
　　（3）對(duì)舵密封裝置時(shí)域沖擊計(jì)算方法展開(kāi)

4、了研究。采用了梁?jiǎn)卧c實(shí)體單元耦合法簡(jiǎn)化舵密封裝置有限元模型，分析了單元耦合前后的模態(tài)變化。在此基礎(chǔ)上，分別運(yùn)用無(wú)阻尼自由度耦合法、無(wú)阻尼接觸算法、有阻尼接觸算法和填料殼體雙點(diǎn)支承法仿真了舵密封裝置的時(shí)域沖擊響應(yīng)。通過(guò)各方法響應(yīng)結(jié)果的對(duì)比分析，得到了合適的填料密封裝置時(shí)域沖擊計(jì)算方法；
　　（4）研究了水下非接觸近場(chǎng)沖擊載荷理論和流固耦合理論。首先理論分析了水下爆炸沖擊波的特點(diǎn)以及伴隨產(chǎn)生的氣泡運(yùn)動(dòng)和脈動(dòng)機(jī)理，給出了沖擊波壓力峰值