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冲击波气泡联合作用下潜艇冲击环境研究

杨博 李一磊 何建 姚迪 范金鹏

杨博, 李一磊, 何建, 姚迪, 范金鹏. 冲击波气泡联合作用下潜艇冲击环境研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 180-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0180
引用本文: 杨博, 李一磊, 何建, 姚迪, 范金鹏. 冲击波气泡联合作用下潜艇冲击环境研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 180-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0180
Yang Bo, Li Yilei, He Jian, Yao Di, Fan Jinpeng. Study on Impact Environment of Submarine under Combined Effect of Shock Wave and Bubble[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 180-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0180
Citation: Yang Bo, Li Yilei, He Jian, Yao Di, Fan Jinpeng. Study on Impact Environment of Submarine under Combined Effect of Shock Wave and Bubble[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 180-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0180

冲击波气泡联合作用下潜艇冲击环境研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0180
详细信息
    作者简介:

    杨 博(1997—),男,博士研究生,现主要从事水下爆炸方面的研究,E-mail: yangbo2023@hrbeu.edu.cn

    通讯作者:

    何 建,E-mail: hejian@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TL352.1

Study on Impact Environment of Submarine under Combined Effect of Shock Wave and Bubble

  • 摘要: 为探讨水下爆炸作用下潜艇及其设备的冲击环境,以提升潜艇的生命力。本文运用声-固耦合法计算了模型在水下爆炸载荷下的动态响应,讨论了水中冲击波的传播,并计算冲击波和气泡脉动联合作用下舱段平台的响应谱。对比不同潜深、炸药冲击因子、炸药攻角下各舱段平台响应,结合舱段板加速度曲线和响应谱曲线分析各参量变化对设备冲击环境的影响。研究结果表明,气泡脉动载荷会加剧平台响应,尤其是低频段响应。通过对不同工况下潜艇设备所处冲击环境的研究,为设备安装位置和生命力提升给出了合理化建议。

     

  • 图  1  模型示意图

    Figure  1.  Diagram of Model

    图  2  四参数冲击谱

    Figure  2.  Four Parameter Shock Spectrum

    图  3  不同时刻水域压力云图

    Figure  3.  Nephogram of Water Pressure at Different Times

    图  4  B1处垂向加速度时程曲线

    Figure  4.  Vertical Acceleration Time History Curve at B1

    图  5  伪速度谱曲线

    Figure  5.  Pseudo Velocity Spectrum Curve

    图  6  2种工况下B1点处冲击谱曲线

    Figure  6.  Shock Spectrum Curve at B1 under Two Conditions

    图  7  舰艇湿模态前6阶

    Figure  7.  First 6 Steps of Submarine Wet Mode

    图  8  二舱段平台测点冲击谱曲线

    Figure  8.  Shock Spectrum Curves of Measuring Points on the Platform of Section Ⅱ

    图  9  二舱段平台响应曲线

    Figure  9.  Response Curves of the Platform of Section Ⅱ

    图  10  不同攻角下考核点冲击谱曲线

    Figure  10.  Shock Spectrum Curves of Assessment Point under Different Angles of Attack

    图  11  伪速度随位置的变化

    Figure  11.  Variation of Peudo Velocity with Position

    表  1  模型尺寸参数

    Table  1.   Model Size Parameters

    类型 型材尺寸/mm
    外形 外径 3500
    板壳 耐压壳 40
    舱壁、平台 18
    型材 外壳T型材 $ 100 \times 210 \times 8 \times 10 $
    平台T型材 $ 100 \times 210 \times 8 \times 10 $
    舱壁大尺寸加强筋 $ 120 \times 350 \times 30 \times 24 $
    舱壁小尺寸加强筋 $ 100 \times 210 \times 8 \times 10 $
      注:①高度×宽度×腹板厚度×翼板厚度
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    表  2  模型参数

    Table  2.   Model Parameters

    参数名 参数值 参数名 参数值
    ρ1/(kg·m−3) 7850 σy/MPa 632
    E/Pa 2.1×1011 μ 0.3
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    表  3  工况设置

    Table  3.   Setting of Conditions

    工况药包质量/kg潜深/m冲击因子攻角爆距/m
    14001501.090°20.00
    24002001.090°20.00
    34001500.790°28.57
    44001501.020.00
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    表  4  最大响应谱的变化

    Table  4.   Variation of Maximum Response Spectrum Value

    工况 最大位移/cm 最大速度谱/
    ( m·s−1)
    最大加速度谱/
    ( m·s−2)
    考虑气泡 76.3459 133.0172 98974
    不考虑气泡 43.1551 120.0599 91956
    变化率/% −43.47 −9.74 −7.14
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    表  5  最大响应谱随潜深的变化

    Table  5.   Variation of Maximum Response Spectrum Value with Depth

    潜深/m最大位移谱/cm最大速度谱/
    ( m·s−1)
    最大加速度谱/
    ( m·s−2)
    15076.3459133.017298974
    20052.8682143.1708108695
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-21
  • 修回日期:  2024-09-21
  • 刊出日期:  2025-01-06

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