潜艇水下爆炸瞬态响应分析与冲击环境估算方法

摘要

潜艇是海军的一种主要的海战兵器，随着反潜兵器的不断改进，如何提高潜艇的抗冲能力逐渐成为一个非常重要的课题。潜艇抗冲击设计中一个重要的问题就是如何计算潜艇的冲击环境。水下爆炸对潜艇产生的载荷是十分复杂的，不但会损伤潜艇结构，还会引起其内部仪器装备松脱，并影响正常工作。因此，弄清水下力学环境，合理的预报或估算结构冲击和振动的传播形式和特性，进而提出各种实际可行的减振和缓冲措施，对于保证潜艇结构的安全性、维持仪器仪表正常有效的工作是至关重要的。 本文重点研究了潜艇在水下爆炸下瞬态响应以及对潜艇冲击环的估算方法。概括而言，为了完成这方面的研究，本文做的工作主要有以下几点：1)简要回顾了流固耦合结构动力学方法的发展历史；2)依据DAA方法和结构有限元方法建立潜艇结构模型，分析潜艇各重要部位受爆炸冲击环境；3) 将潜艇简化为一根变截面的梁，从弯矩的角度考察了水下爆炸第一次气泡脉动载荷对结构鞭状响应的贡献，总结了潜艇上的弯矩随潜深，爆距，爆炸方位角变化的规律。4)比较了两种模型同一工况下谱值上的差异，用曲线拟合的办法提出了一套根据梁模型来估算潜艇各部位冲击环境的估算方法。 针对研究中出现的难点以及未实现的想法，本文还提出了今后完善潜艇水下爆炸冲击环境估算方法可以开展的工作。以上的研究表明，通过对潜艇结构瞬态响应的分析建立一套完善的潜艇水下爆炸冲击环境估算方法，不但能大大方便潜艇抗冲击设计，而且对提高潜艇的生命力水平乃至我国的国防事业有着重要的意义。