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)鲃酉到y(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)鲃酉到y(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)計算方法對舵密封裝置的抗沖擊設(shè)計具有指導(dǎo)意義。
　　基于此，本文以舵密封裝置為對象，從設(shè)計沖擊譜、時域沖擊載荷以及水下非接觸爆炸數(shù)值模擬的

2、角度，研究其沖擊計算方法，并進行相應(yīng)的沖擊響應(yīng)計算。研究的具體內(nèi)容包括：
　　（1）從反應(yīng)譜的概念出發(fā)，研究了艦艇動態(tài)設(shè)計方法（DDAM，或稱設(shè)計沖擊譜），并進行時域沖擊載荷轉(zhuǎn)換。首先運用模態(tài)疊加法，將多自由度系統(tǒng)進行模態(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法中的兩折譜擴展為三折線譜，根據(jù)BV043-85規(guī)范將沖擊譜轉(zhuǎn)換為時域沖擊載荷；

3、r>　　（2）研究了舵密封裝置的靜態(tài)特性，計算了設(shè)計沖擊譜響應(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)的計算公式；運用有限元法，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，對比了理論計算和有限元計算結(jié)果。除此之外，以舵密封裝置的簡化力學(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，并運用DDAM法計算得到?jīng)_擊響應(yīng)；
　　（3）對舵密封裝置時域沖擊計算方法展開

4、了研究。采用了梁單元與實體單元耦合法簡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，分別運用無阻尼自由度耦合法、無阻尼接觸算法、有阻尼接觸算法和填料殼體雙點支承法仿真了舵密封裝置的時域沖擊響應(yīng)。通過各方法響應(yīng)結(jié)果的對比分析，得到了合適的填料密封裝置時域沖擊計算方法；
　　（4）研究了水下非接觸近場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以及伴隨產(chǎn)生的氣泡運動和脈動機理，給出了沖擊波壓力峰值