推進(jìn)軸系抗沖擊性能工程化快速評(píng)估方法.pdf

1、各種類型的船舶都會(huì)受到?jīng)_擊作用的威脅,尤其是船用設(shè)備,在沖擊作用下極易發(fā)生失效。推進(jìn)軸系作為船舶的動(dòng)力裝置,其抵抗沖擊能力的優(yōu)劣直接影響船舶的穩(wěn)定性與安全性。為了在船舶方案設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)推進(jìn)軸系抗沖擊性能的快速考核,本文以工程化快速評(píng)估方法為研究對(duì)象,通過總結(jié)一般化評(píng)估方案的優(yōu)缺點(diǎn),確定了快速評(píng)估的實(shí)施辦法,即在推進(jìn)軸系沖擊響應(yīng)快速求解方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行大量的工況計(jì)算,得到推進(jìn)軸系的抗沖擊極限載荷,再將軸系承受的某個(gè)沖擊載荷與極限載荷進(jìn)行對(duì)

2、比,即可判斷它是否會(huì)對(duì)推進(jìn)軸系造成破壞。由于上述方案只需進(jìn)行載荷的對(duì)比,不必用其對(duì)軸系進(jìn)行求解,即避免了繁瑣的計(jì)算過程,因此,實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)軸系抗沖擊性能的快速評(píng)估,為工程應(yīng)用提供了便利。
　　首先,本文以某型水面快速船舶的推進(jìn)軸系為例,應(yīng)用一般化評(píng)估方法對(duì)其抗沖擊性能進(jìn)行了考核。通過分析評(píng)估過程的不足與可取之處,從而確定了工程化快速評(píng)估方法的實(shí)施方案。此外,一般化評(píng)估方法沒有考慮推進(jìn)軸系艉部的進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象,本文針對(duì)這一空缺進(jìn)行了研究,并

3、排除了其對(duì)推進(jìn)軸系沖擊分析的影響。
　　根據(jù)實(shí)施方案,本文確定了實(shí)現(xiàn)推進(jìn)軸系抗沖擊性能快速評(píng)估所需解決的問題,其一是如何進(jìn)行沖擊響應(yīng)的快速求解。針對(duì)這一問題,本文使用了梁來簡(jiǎn)化推進(jìn)軸系,并基于數(shù)值仿真手段分析了該方法的可行性,歸納了梁模型與實(shí)體模型的應(yīng)力關(guān)系。結(jié)果表明,梁模型的建立過程不繁瑣,且求解快速;兩種模型的位移響應(yīng)較為接近,且應(yīng)力存在一定的比例關(guān)系,這為快速求解方法提供了使用依據(jù)。
　　在快速求解方法的基礎(chǔ)上,本文對(duì)

4、不同噸位船舶的推進(jìn)軸系進(jìn)行了大量的工況計(jì)算,得到了相應(yīng)的抗沖擊極限載荷,并擬合了極限載荷閾值曲線。閾值曲線是安全載荷與危險(xiǎn)載荷的劃分界限,只要將推進(jìn)軸系實(shí)際承受的沖擊載荷與其進(jìn)行對(duì)比,即可判斷該載荷作用下的推進(jìn)軸系是否安全。
　　考慮到推進(jìn)軸系承受的沖擊可能來自于水下遠(yuǎn)距離彈藥的爆炸,為了評(píng)估該條件下推進(jìn)軸系的抗沖擊能力,本文在水下沖擊波研究成果的基礎(chǔ)上,將船體結(jié)構(gòu)因素融入其中,分析了推進(jìn)軸系所受沖擊載荷的計(jì)算方法。具體的研究過程

5、經(jīng)歷了沖擊波-設(shè)計(jì)譜速度-沖擊譜-時(shí)歷載荷四個(gè)步驟,其中,重點(diǎn)推導(dǎo)了設(shè)計(jì)譜速度的表達(dá)式,并依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其精度和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證;最終獲得的沖擊載荷可直接與閾值曲線進(jìn)行對(duì)比,從而實(shí)現(xiàn)該沖擊條件下推進(jìn)軸系抗沖擊性能的快速評(píng)估。
　　最后,考慮到本文的載荷閾值曲線是基于插值方法得到的,為了驗(yàn)證其有效性,故在其上選取了擬合點(diǎn)以外的沖擊載荷,并應(yīng)用它們對(duì)相應(yīng)噸位船舶的推進(jìn)軸系進(jìn)行了求解。結(jié)果表明,閾值曲線的精度較高,且評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)略偏于保守。