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原文传递新型舰船抗损结构研究

论文题名：	新型舰船抗损结构研究
关键词：	船体结构;总纵强度;扭转强度;剩余强度;有限元分析;箱形抗损结构
摘要：	纵观人类的海战历史，人类的海战大致经过了冷兵器作战，近距离炮战和超视距的舰载机、导弹作战。二次大战以后的短短60年中，人类科学技术的得到了迅速发展，反舰武器也有了长足进步，如精确制导炸弹、反舰导弹等先进武器的出现彻底改变了海战格局。各种型号导弹的大量使用已成为现代战争的一个重要特征。目前世界各国海军都已普遍装备导弹武器，它已成为影响舰船生命力的主要威胁。船舶总纵强度是保证舰船安全航行的重要保证。关于对船体总纵强度的研究是比较成熟的，各种国内外规范中对船体总纵强度也都有明确的规定。军船，特别是对于首制大型水面舰船，随着对其结构可靠性、生命力评估要求不断的提高，使对船体总纵强度的研究显得日益重要。目前国内外普遍运用有限元方法研究船体的总纵强度。常用的有限元软件有ANSYS、PATRAN、NASTRAN以及各个船级社推出的有限元设计软件(如POSIDON软件)等等。有限元方法经过几十年的发展已经日趋完善，广泛的运用于钢结构设计、飞机设计、船体设计等领域。普通船体一般都具有足够大的抗扭转能力，船体的扭转问题一直不如总纵弯曲问题那样受到高度重视。但是在舰船上，如导弹垂直发射装置的开口，炸弹破口等会削弱船体的抗扭刚度，因此研究军用舰船的扭转强度是十分必要的。研究扭转强度的主要理论有薄壁梁理论和有限元理论。这两种研究理论在国内外都被广泛运用于船体强度研究。船体的稳定性问题一直是专家学者关注的问题，关于结构稳定性能的研究成果很多。舰船规范上也对船体的稳定性作了详细的规定。一般情况下校核船体的稳定性仅仅是把参数带入舰船规范中，计算得到船体的临界应力。而船体在扭矩作用下的稳定性问题却很少有人问津。本课题利用薄壁结构力学理论，把船体简化为薄壁梁，研究船体构件的纵向稳定性问题，并研究了船体在扭矩作用下的屈曲问题。大型水面舰艇遭到武器攻击后的生命力评估一直受到设计人员和军方的重视。舰艇在海战中易遭受鱼雷、火炮、炸弹及导弹等武器的攻击。由于水中接触爆炸和非接触爆炸对舰艇的破坏作用是致命性的，它能使舰艇结构、武器和动力装置发生变形、破坏，甚至导致舰艇因倾覆或船体破裂而沉没。因此研究舰艇遭受武器攻击破损后还有多大的承载能力，使船体不但能保持自身的生存能力、还具有一定的战斗力，这是保证其生命力及战斗力的一个重要课题，也是各国海军都十分关心的问题。如何提高船体的生命力一直是国内外专家最关注的问题之一，学者们提出了隐身设计，模块化设计等新技术提高舰船的生命力。为了提高船体的强度，专家们也提出了一些新的设计方案，比如德国的123型护卫舰上装有3根首尾相连的箱型梁和6道相互绝缘的双层隔壁。强固的箱型梁对武器破坏效应具有足够的抵抗能力，即使其中的1根箱型梁受到直接的命中而断裂，其余2根仍能保证舰体的纵强度。这种箱型梁对纵向设置的电缆还能提供保护。牢靠的双层隔壁具有防气浪冲击和防碎片杀伤的突出能力，从而构成一道道阻尼爆炸的内部屏障，采用箱型梁和双层隔壁构造，使船体结构具备了更好的抗爆能力。123舰具备承受最大的装药150千克的导弹一次命中的抗打击能力，而一般护卫舰还不能承受50千克的装药的一次导弹打击。本课题主要研究了在现役舰船上加装箱形抗损结构的改装方案，比较了船体结构改装前后舰船总纵强度、扭转强度、剩余强度以及稳定性能的变化。通过对本课题的研究，分析了箱形抗损结构对于提高舰船生命力的作用。
作者：	丁仕风
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	聂武
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文