新型艦船抗損結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、縱觀人類的海戰(zhàn)歷史，人類的海戰(zhàn)大致經(jīng)過了冷兵器作戰(zhàn)，近距離炮戰(zhàn)和超視距的艦載機(jī)、導(dǎo)彈作戰(zhàn)。二次大戰(zhàn)以后的短短60年中，人類科學(xué)技術(shù)的得到了迅速發(fā)展，反艦武器也有了長足進(jìn)步，如精確制導(dǎo)炸彈、反艦導(dǎo)彈等先進(jìn)武器的出現(xiàn)徹底改變了海戰(zhàn)格局。各種型號導(dǎo)彈的大量使用已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的一個(gè)重要特征。目前世界各國海軍都已普遍裝備導(dǎo)彈武器，它已成為影響艦船生命力的主要威脅。 船舶總縱強(qiáng)度是保證艦船安全航行的重要保證。關(guān)于對船體總縱強(qiáng)度的研究是比較成

2、熟的，各種國內(nèi)外規(guī)范中對船體總縱強(qiáng)度也都有明確的規(guī)定。軍船，特別是對于首制大型水面艦船，隨著對其結(jié)構(gòu)可靠性、生命力評估要求不斷的提高，使對船體總縱強(qiáng)度的研究顯得日益重要。目前國內(nèi)外普遍運(yùn)用有限元方法研究船體的總縱強(qiáng)度。常用的有限元軟件有ANSYS、PATRAN、NASTRAN以及各個(gè)船級社推出的有限元設(shè)計(jì)軟件(如POSIDON軟件)等等。有限元方法經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)日趨完善，廣泛的運(yùn)用于鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、飛機(jī)設(shè)計(jì)、船體設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

3、普通船體一般都具有足夠大的抗扭轉(zhuǎn)能力，船體的扭轉(zhuǎn)問題一直不如總縱彎曲問題那樣受到高度重視。但是在艦船上，如導(dǎo)彈垂直發(fā)射裝置的開口，炸彈破口等會(huì)削弱船體的抗扭剛度，因此研究軍用艦船的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度是十分必要的。研究扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的主要理論有薄壁梁理論和有限元理論。這兩種研究理論在國內(nèi)外都被廣泛運(yùn)用于船體強(qiáng)度研究。 船體的穩(wěn)定性問題一直是專家學(xué)者關(guān)注的問題，關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能的研究成果很多。艦船規(guī)范上也對船體的穩(wěn)定性作了詳細(xì)的規(guī)定。一般情況下校核

4、船體的穩(wěn)定性僅僅是把參數(shù)帶入艦船規(guī)范中，計(jì)算得到船體的臨界應(yīng)力。而船體在扭矩作用下的穩(wěn)定性問題卻很少有人問津。本課題利用薄壁結(jié)構(gòu)力學(xué)理論，把船體簡化為薄壁梁，研究船體構(gòu)件的縱向穩(wěn)定性問題，并研究了船體在扭矩作用下的屈曲問題。 大型水面艦艇遭到武器攻擊后的生命力評估一直受到設(shè)計(jì)人員和軍方的重視。艦艇在海戰(zhàn)中易遭受魚雷、火炮、炸彈及導(dǎo)彈等武器的攻擊。由于水中接觸爆炸和非接觸爆炸對艦艇的破壞作用是致命性的，它能使艦艇結(jié)構(gòu)、武器和動(dòng)力裝

5、置發(fā)生變形、破壞，甚至導(dǎo)致艦艇因傾覆或船體破裂而沉沒。因此研究艦艇遭受武器攻擊破損后還有多大的承載能力，使船體不但能保持自身的生存能力、還具有一定的戰(zhàn)斗力，這是保證其生命力及戰(zhàn)斗力的一個(gè)重要課題，也是各國海軍都十分關(guān)心的問題。 如何提高船體的生命力一直是國內(nèi)外專家最關(guān)注的問題之一，學(xué)者們提出了隱身設(shè)計(jì)，模塊化設(shè)計(jì)等新技術(shù)提高艦船的生命力。為了提高船體的強(qiáng)度，專家們也提出了一些新的設(shè)計(jì)方案，比如德國的123型護(hù)衛(wèi)艦上裝有3根首尾相

6、連的箱型梁和6道相互絕緣的雙層隔壁。強(qiáng)固的箱型梁對武器破壞效應(yīng)具有足夠的抵抗能力，即使其中的1根箱型梁受到直接的命中而斷裂，其余2根仍能保證艦體的縱強(qiáng)度。這種箱型梁對縱向設(shè)置的電纜還能提供保護(hù)。牢靠的雙層隔壁具有防氣浪沖擊和防碎片殺傷的突出能力，從而構(gòu)成一道道阻尼爆炸的內(nèi)部屏障，采用箱型梁和雙層隔壁構(gòu)造，使船體結(jié)構(gòu)具備了更好的抗爆能力。123艦具備承受最大的裝藥150千克的導(dǎo)彈一次命中的抗打擊能力，而一般護(hù)衛(wèi)艦還不能承受50千克的裝藥的