一种新型潜艇设计示例

1.引言 潜艇设计为满足各种作战使用需求而要求折衷,形成一系列设计权衡,导致雪茄形潜艇壳体的成形,只有少量的例外。选择圆柱形船型有很多理由,尤其是这种船型可获得大量的设计和建造经验。遗憾的是,由于使用和建造上的约束,潜艇船体直径受到限制,圆柱形船体比优化船体长。船体长度/直径比值大,会导致较大的表面积和水下阻力。这种圆柱形船体的机动性也不太理想,内部布置表明,指挥室位置(也称作指挥台)靠前。本文介绍一种方法,既可减少传统型潜艇表面积,又不用增大船体深度(船体垂向尺度)。这种潜艇的形状和耐压壳体增强了内部布     

Riccati传递矩阵法在潜艇结构强度和稳定性分析中的应用

运用Riccati传递矩阵方法,建立了旋转壳单元的场传递矩阵,推导了肋骨和母线倾角不连续位置的点传递矩阵,在推导中考虑了肋骨各方向可能的变形,编制了用于分析组合加肋旋转壳应力和稳定性的计算机程序(应力程序SAPRi,稳定性程序BAPRi)。利用SAPRi程序和BAPRi程序对潜艇耐压结构的典型结构算例进行了应力和稳定性分析,并将计算结果与理论结果或商用软件(MSC/NASTRAN)的计算结果进行比较,表明该程序结果正确可信,计算速度快,适合于工程应用。     

带肋园柱壳壳板局部减薄后的稳定性计算

本文是研究潜艇耐压船体壳板局部腐蚀对稳定的影响。潜艇耐压壳板腐蚀对稳定性的影响,过去一些资料中都把它作为均匀减薄来处理,因而耐压船体壳板稍有腐蚀,就使艇的极限下潜深度显著降低,例如某艇壳板腐蚀1mm,使艇的极限下潜深度下降10％。由于实际潜艇壳板腐蚀总是局部的,因而按均匀腐蚀来处理是比较保守的。为了合理的确定壳板局部腐蚀后的承载能力,对带肋圆柱壳壳板局部腐蚀后的稳定性进行了理论分析,并作了六个小比例精车模型试验,在此基础上提出了壳板局部腐蚀后的稳定性计算方法。本课题在模型试验中得到了华中工     

含内置式耐压液舱舱段耐压船体结构应力分析

为研究静压下内置式耐压液舱结构的力学规律,采用有限元方法对内置式耐压液舱及船体结构进行强度计算,分析了不同工况下耐压壳的变形和应力特征,比较了不同区域耐压壳的应力情况。结果表明:液舱内外相连通时的工况更危险,耐压壳应力水平也更高。同时,内置式耐压液舱的存在使液舱底部耐压壳的应力水平高于耐压壳其他区域。该研究结果可为内置式耐压液舱结构设计提供指导。     

潜艇耐压结构可靠性研究进展

本文从基本随机变量及其对可靠性的影响、可靠性计算、可靠性设计与分析、可靠性安全标准等几方面介绍了潜艇耐压结构可靠性研究的结果,并对今后的研究方向提出了看法。     

现代潜艇的基本结构(一) ——艇体的基本结构

潜艇为什么既能在水面航行,又能下潜到水下的一定深度并且能在水下保持长时间的潜航状态呢?要想解开这个谜,就应从了解潜艇的结构形式和潜艇所具有的结构强度开始。现代潜艇的艇体基本上是由耐压结构和轻型结构两部分组成。耐压结构包括耐压艇体、耐压指挥台以及耐压液舱等,是保证潜艇在安全深度之内能够从事水下运行的基本结构。轻型结构包括潜艇的指挥台围壳、上层建筑以及一些液舱等。轻型结构又进一步分为非耐压     

耐压液舱区域耐压船体强度的研究

本文把带纵骨实肋板式耐压液舱和对应的耐压船体看成一弹性整体,求解了耐压液舱区耐压船体的应力响应,并通过塑性极限分析,求得了其极限承载能力。理论分析与有限元计算及实验结果相比较,吻合较好。     

荷兰“海象”级常规动力潜艇

60年代初期,荷兰海军设计建造了“海豚”级潜艇,该级潜艇的耐压壳结构很独特,为“品”字形。以后,在“海豚”级的基础上设计建造了水滴型潜艇“旗鱼”级。70年代中期,因考虑到“海豚”级潜艇到80年代中期就该有20年以上的艇龄了,故提出设计一型新艇,以便取代“海豚”级。新艇的设计是在“旗鱼”级的基础上进行的,有人把它称为“旗鱼”级     

深水环境下潜艇舯部结构撞击强度数值分析

潜艇结构水下碰撞是潜艇的主要事故形式,也是船舶碰撞最为危险的状态之一。文中首先提出潜艇碰撞问题,对碰撞特征进行分析,然后针对某型潜艇舯部典型结构的撞击极限强度特性进行数值计算,结果显示,由于准静压载荷的附连耦合作用,随着静水压力的增加,潜艇舯部耐压壳体结构的防撞能力将大幅下降,而耐压壳体内部平台和舱壁结构将有效提高壳体结构的横向失稳临界应力,改善潜艇结构的径向耐撞能力。     

受压带肋圆柱壳体固有振动频率和稳定性计算

论述了丧失舱段总稳定性是潜艇耐压壳体在深潜时的主要破坏模式 .并将振动屈曲理论应用于潜艇耐压壳体稳定性的研究 ,在 Donell公式的基础上 ,导出了带肋圆柱壳体的整体固有振动频率与壳体所受外界水压之间的关系表达式 ,据此解出带肋圆柱壳体整体失稳的理论压力值 .最后 ,将公式的计算结果、实验结果和有限元法的计算结果进行比较 ,得出几点结论 .     

“921”钢板和焊接接头断裂轫性(K_(IC))_J_R非破坏性实测与计算方法

本文是根据潜艇多年建造、使用、修理实际需要和今后应用“断裂设计、计算”的可能,结合实践作了大量试验研究。首次提出“921”钢板和焊接接头断裂靱性、传统力学性能之间实测与验证普遍关系式,以及简便、可靠的非破坏性实测与计算方法。对潜艇耐压壳体因潜存细小裂缝而失稳扩展可能引起的灾难性事故,可提供实际结构具体的断裂靱性进行计算予测,可化作有意义的安全定量指标,为潜艇在建造、使用、修理中断裂控制方面提供了重要实测手段和数据依据。     

潜艇耐压环肋圆柱壳结构可靠性分析

对潜艇耐压圆柱壳结构进行可靠性分析时,首先应研究结构的承载能力,并综合要求、能力两个方面,计算其失效概率和可靠度。在能力方面,本文讨论了５种主要失效模式：肋骨和壳板总体失稳、肋间壳失稳、肋骨屈服、肋间壳屈服和肋骨侧向失稳。考虑了初挠度、屈服应力、弹性模量等７个基本随机变量的影响。在要求方面,结构载荷以确定值处理。本文计算分析了３种艇型耐压圆柱壳结构的可靠性。     

考虑腐蚀因素的船体结构寿命预测方法

为建立考虑腐蚀因素的船体结构寿命预测方法,在分析现有常用的船体结构腐蚀损伤时变模型的基础上,根据舰船维修保障实际情况建立了考虑腐蚀防护系统作用时间和维修时间等因素的腐蚀时变模型。根据相关规范选择了船体结构腐蚀寿命标准,并建立了一种计算船体结构腐蚀寿命的方法。该方法建立了船体结构腐蚀寿命与腐蚀防护系统作用时间和修理时间等因素之间的量化关系,可以用于预测均匀腐蚀条件下船体结构寿命,也可以反过来指导腐蚀防护系统设计指标的选择和船体结构维修策略的确定。     

简讯

台湾潜艇预研进展台湾中华造船厂已完成“潜龙”计划的第一阶段工作,已造出潜艇关键部位动力装置段的耐压壳,使该船厂为台湾争取自行建造潜艇又向前迈进了一步。下一阶段,该船厂还将进行为期3～4年的潜艇内部舾装预研工作。     

“33”型潜艇肋骨腐蚀对下潜深度的影响

潜艇耐压船体肋骨(特别是外肋骨),由于种种原因,经常受到不同程度的腐蚀。肋骨腐蚀将使肋骨断面面积和惯性矩减小,从而使肋骨应力增大、舱室失稳临界力降低。此外,肋骨腐蚀后由于中性轴偏移,将使圆环产生附加弯矩。所有这些都将导致潜艇下潜深度的降低。本文主要结合“33”艇的实际,研究肋骨腐蚀后对下潜深度的影响,但所考虑的一些基本观点也可供其它类型潜艇参考。     

潜艇上浮运动数值计算方法的研究与验证

预报潜艇上浮运动是探索研究潜艇上浮运动控制规律以及潜艇安全上浮的前提。就潜艇上浮运动的数值计算方法和计算流程进行了详细介绍,对数值计算方法中的湍流模型及离散格式等进行了优选。基于模型上浮试验结果,对数值计算的不确定度进行了分析且对数值计算结果进行了验证。证明了该数值计算的可靠性,并发现数值计算结果与试验结果很接近,验证了该数值计算方法的可行性,说明该数值计算方法和试验可为潜艇上浮运动的研究提供参考和借鉴。     

焊接接头的 TIG 熔修对潜艇耐压壳体抗爆性的影响

本文初步探讨了 TIG 熔修工艺对潜艇耐压壳体抗爆性的影响。试验结果表明,TIG 熔修可以有效地延缓在爆炸载荷作用下焊接接头裂纹的发生和发展。本文的工作为深入、系统地研究熔修工艺对潜艇耐压壳体抗爆性的影响作了有益的尝试,并为提高潜艇耐压壳体抗爆性指出了新的途径。     

潜艇耐压壳抗爆性与壳体材料的韧性要求

为了确定潜艇耐压壳合理的韧性水平,必须同时从结构和冶金的角度,分别搞清壳体母材韧性与焊缝韧性对耐压壳局部抗爆性的贡献。本文利用带肋壳板结构单元模型,对潜艇耐压壳在近距离、小药量局部爆炸下的断裂特征,进行了试验研究。通过对断裂的起裂部位与裂纹扩展路径以及其断口形貌的分析,证实了对壳体材料韧性的要求,主要不在于其抗起裂性能,而应使其具有出色的止裂韧性。     

潜艇感应磁场的三维积分方程法数值计算研究

论述了应用积分方程法计算潜艇感应磁场的数值方法 ,采用底面为部分圆环的柱体剖分单元 ,推导了耦合系数的计算公式 .编制了数值计算程序 ,对潜艇船模进行了计算 ,取得了较好的计算结果 .     

潜艇兵力作战方案选优软件的设计与实现

对联合封锁中潜艇兵力作战方案选优问题进行了研究,针对在只有一个选优指标时,人们通过比较分析法能够容易地准确判别方案优劣的特点,综合采用了改进的层次分析法、模糊综合评判等方法设计并实现了方案的选优。通过验证,该软件在应用于作战方案多目标决策等复杂系统时是适用的和可靠的,并且此软件较为简便,可操作性强。