CN106197932A - 潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台，包括仿潜艇艏端形状的半球型平台底部、圆周均匀布置四个吊耳的圆柱型平台中部、平台主体上方的防水帷幕、以及平台内部用于布置弹体及装置的带孔双层隔板。平台主体内部用于放置检测设备及其速度传感器和加速度传感器等，传感器采用传统常规的布置方案布置在安装平台上。半球型壳位于整个冲击平台的最下方，内部构成压载水舱，向压载水舱注水后可以调整吃水线位置，同时压载水舱被水舱隔板分割成若干小舱室，使平台在受到冲击过程中内部水更加稳定，极大降低内部水对传感器测量数据的影响。本发明的各个部件的制作简单，安装方便，建设周期短，成本低廉。

Description

潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台

技术领域

本发明涉及一种水面浮动冲击平台，尤其涉及一种潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台。

背景技术

水下潜艇在工作状态下往往会受到各种冲击载荷的作用，如爆炸，撞击，以及水流的冲击作用。尤其是在作战情况下，潜艇容易受到炮弹的接触或非接触的爆炸冲击，所遭受的冲击环境非常复杂。相对于其他舱室，潜艇艏端鱼雷舱对水下爆炸冲击环境的要求更加苛刻，若设计不当，在外载荷作用下，会造成艇载鱼雷的不稳定，甚至发生爆炸，对潜艇造成毁灭性灾难。因此，为了保证潜艇的安全性，可靠性，使其在受到大载荷冲作用下依然能够在安全的环境下工作，需要对潜艇艏端鱼雷舱进行抗冲性能的考核，以提高抗冲击能力。

目前，对于水面航行器，一般采用传统的浮动冲击平台来进行试验，进而考核设备的抗冲击能力。美国在浮动冲击平台建设上最为系统完善，包括MIL-S-901D中的标准和大型浮动冲击平台，美国国家技术系统(National Technical Systems,NTS)的加长型的浮动冲击平台，以及HI-TEST实验室的一系列浮动冲击平台等，但它们都是平底驳船式的冲击平台。我国现阶段仅有的小型和标准浮动冲击平台也是平台驳船式。

这类平台产生的横向和垂向的冲击强度相差很大，垂向的冲击强度要比横向的强度大的多，一般在考核船舶的抗冲击能力时，垂向的冲击强度非常小，甚至可以忽略。然而，对于潜艇设备来说，如果采用水面船舶的冲击平台，则横向冲击强度则达不到考核潜艇的抗冲击能力；如果采用潜艇模型在水下对潜艇的抗冲击能力进行考核，不可避免的采用水下定位仪器，水下备用电源的使用以及大量线缆的使用，极大地提高成本，因此在水面进行潜艇类水下航行的抗冲击性能的考核就需要对现有的平台进行改进。现有的在水面考核水下航行器的浮动冲击平台不多，有关的设计和研究也很少，本发明针对现有的几种水面冲击平台的不足之处进行的改进，在达到提高横向冲击强度的同时，平台自身的稳定性大大提高，实现对潜艇艏端鱼雷舱的抗冲击试验，操作的方便程度也大大提高，因此本发明在一定程度上解决了传统的平台存在的问题。

专利号为CN 104748934 A、专利名称为斜挡板式横向冲击加强浮动冲击平台的中国专利的原理是将横向的面对冲击载荷的面积增大，从而横向接受载荷的强度增大，利用这种原理达到横向加强冲击的目的，该发明索然在一定程度上解决横向载荷弱的特点，但是存在这整体需要额外的平衡仓平衡，结构变得复杂。因此本发明提出的一种半球状绕射抗冲击试验平台相比较该发明专利，在原理上利用了球面对能量吸收均匀的特点，从而实现横向和纵向的冲击载荷强度的近似等量，而且球形底部对整体结构的平衡性和稳定性的提高作用很大。因此更好的模拟水下航行器的冲击响应情况。

发明内容

本发明的目的是为了考核潜艇艏端鱼雷舱在水下环境中受到冲击载荷的作用时的抗冲击能力而提供一种潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台，结构简单，安装方便，能够在水面较好的模拟潜艇在水下受到爆炸等冲击载荷冲击过程中的响应情况，进而根据响应情况，考核安装设备的抗冲击能力。

本发明的目的是这样实现的：包括由外侧圆柱壳和内侧圆柱壳构成的圆柱形平台主体、设置在圆柱形平台主体下端的半球形壳体、设置在圆柱形平台主体上端的防水帷幕，在圆柱形平台主体与半球形壳体的连接处设置有设备安装平台，设备安装平台上设置有测量设备，外侧圆柱壳和内侧圆柱壳间的空间的上下两端分别设置有上层板和下层板，且上层板与下层板上均对称设置有通孔，所述半球形壳体内设置有横向隔板、与横向隔板垂直的纵向隔板、以及同时与横向隔板和纵向隔板垂直的径向隔板，横向隔板、径向隔板与纵向隔板将半球形壳体与设备安装平台之间形成的舱室分割成多个独立的压载舱室，所述横向隔板有两块，径向隔板与纵向隔板均至少有三块，且横向隔板、径向隔板与纵向隔板上均设置有使各个独立的压载舱室相通的圆孔，半球形壳体上还设置有注水口。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.外侧圆柱壳的内表面均匀设置有矩形加强筋，外侧圆柱壳的外表面对称设置有四个吊耳。

2.上层板与下层板上分别设置有12个通孔。

本发明主要的依据原理：对于水面船舶在冲击载荷下的冲击环境进行数值模拟，在处理得到的冲击谱可以得出位于同一考核位置的垂向的最大谱速度于横向的最大谱速度，说明在受到冲击时，垂向的冲击载荷明显大于横向的冲击载荷，因此在船舶等水面航行设备来说，在受到冲击载荷冲击时，主要为垂向冲击载荷，而横向的冲击载荷可以忽略不计，这就是水面冲击载荷特点。而对于潜艇结构的水下航行器来说，水下冲击响应与水面冲击响应有很大的不同，在水下，冲击载荷对物体的作用效果是横向和垂向的冲击载荷强度大小近似一致，因此如果在水面模拟水下冲击载荷的相应特点，就必须改变水面冲击载荷的作用特点，使横向和垂向的载荷强度近似一致。本发明通过球形壳结构作为增强横向冲击强度的结构形式，相比较其他的挡板形式来讲，球形壳在受到冲击载荷时能够均匀分解横向、垂向的冲击载荷，而且能够很好的计入水下航行体对冲击波的绕射影响；球形壳为半球形结构，能够非常好的在水面上实现平衡，稳定性能得到提高。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台，能够为水下爆炸条件下，潜艇艏端鱼雷舱本体及其内部弹体和设备提供必要的冲击环境，以开展潜艇防护设计方面的试验研究。本发明的最下方位半球形壳体，在受到爆炸冲击载荷冲击的过程中能够依据自身的特点将冲击载荷近似均匀分解，将使横向冲击载荷得到大幅度的增强；圆柱形平台主体的外侧圆柱壳和球壳结构的组成，相比较现有的平台来讲，如果水域满足要求，那么在平台的圆周方向均可进行设置爆点；同时内部构成单个压载水舱，压载水舱为半球形，中心轴与平台的中心轴重合，因此在注水后无需设置额外的平衡仓进行平衡；横向隔板和纵向隔板为带孔隔板，在减轻重量，增加球形壳轻度的同时，保证内部小舱室的连通，增强在振动冲击后平台自身部分的稳定性；同时本发明的各个部件的制作简单，安装方便，建设周期短，成本低廉。

本发明通过球形壳结构将横向冲击载荷加强，使横向和垂向载荷强度近似相等，能够保证同时对横向和垂向两个方向的冲击环境进行研究。针对潜艇艏部隔壁处冲击环境大，在试验过程中可采用小当量炸药来提供需要冲击载荷的特点，本发明采用环绕式对称分布，可在单发爆炸试验中同时提供迎爆面、被爆面及其他角度的冲击环境。仿潜艇艏端的结构设计能够充分计入高频载荷作用下潜艇艏端的冲击波绕射特性，满足水下爆炸条件下潜艇艏端鱼雷舱的冲击特性，使试验结果更逼近真实的攻击环境，以达到在水面上更好的模拟潜艇艏端鱼雷舱在水下受到爆炸冲击过程中的响应问题。

附图说明

图1为本发明整体结构轴测示意图(隐藏防水帷幕1)；

图2为本发明的正面示意图(有防水帷幕)；

图3为本发明的吊耳及传感器布置方案图；

图4为本发明的轴向A-A方向剖面示意图；

图5为本发明的纵剖面示意图。

图中：1-防水帷幕，2-外侧圆柱壳，3-内侧圆柱壳，4-吊耳，5-矩形加强筋，6-设备安装平台，7-上层板，8-下层板，9-球形壳，10-压载水舱，11-横向隔板、12-纵向隔板，13-注水口，14-传感器，15-径向隔板

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1-5，本发明包括防水帷幕1，外侧圆柱壳2，内侧圆柱壳3，吊耳4，矩形加强筋5，设备安装平台6，上层板7，下层板8，球形壳9，压载水舱10，横向隔板11、纵向隔板12，注水口13，传感器14，径向隔板15，外侧圆柱壳2、内侧圆柱壳3构成圆柱形平台主体。也可以说本发明包括仿潜艇艏端形状的半球型平台底部、圆周均匀布置四个吊耳的圆柱型平台中部、平台主体上方的防水帷幕、以及平台内部用于布置弹体及装置的带孔双层隔板。平台主体内部用于放置检测设备及其速度传感器和加速度传感器等，传感器采用传统常规的布置方案布置在安装平台上。半球型壳位于整个冲击平台的最下方，内部构成压载水舱，向压载水舱注水后可以调整吃水线位置，同时压载水舱被水舱隔板分割成若干小舱室，使平台在受到冲击过程中内部水更加稳定，极大降低内部水对传感器测量数据的影响。所述的防水帷幕1布置在浮冲击平台的最上方，在冲击载荷的作用过程中，水域会由于冲击载荷的作用喷溅，因此防水帷幕1可以防止水落入冲击平台的内部，引起检测仪器电路的短路等损坏；圆柱形平台主体主要起到对内部的检测设备等提供防护措施；为了保证平台在强大冲击载荷作用下依然能够保持整体的稳定性，防止侧翻倾倒的发生，在平台的四周均布四个吊耳4-1,、4-2、4-3、4-4，每个吊耳与锚链接，四个吊耳(锚)均布在外侧圆柱壳2的四周，一方面使浮动冲击平台在各个方向的受力平衡，另一方面增加配重，使得稳定性得到提高；矩形加强筋结构5均匀的布置在平内侧，这样可以防止由于冲击作用对平台局部的破坏作用，保证了在圆柱形平台主体的单层科结构的冲击强度，使检测仪器正常的工作，不至于发生损坏；设备安装平台6固定安装在圆柱形平台主体上恰当的位置，具体的安装位置可以根据计算机的仿真结果确定，设备安装平台6为所需要安装的检测仪器等提供支撑作用，为整个浮动冲击平台的共组平面；平台主体内部设计布置弹体及相关装置的带孔上下层板，上层板7和下层板8上分别开有12个通孔，用于模拟常规潜艇的鱼雷孔的布置，设置的通孔呈环绕式对称分布，可在单发爆炸试验中同时提供迎爆面、被爆面及其他角度的冲击环境；球形壳9结构设置在整个浮动冲击平台的最下方，由于球形壳9的结构特点，可以在受到冲击载荷的作用时，将冲击载荷均匀分解在横向和垂向方向上，使得横向的冲击载荷直接得到大幅度加强，这样可以有效的解决传统冲击平台冲击载荷远大于横向载荷的问题，横向的冲击载荷得到加强，使横向和垂向载荷强度近似相等，且充分计入高频载荷作用下潜艇艏端的冲击波绕射特性，这样可以真实的模拟潜艇在水下的真实受到冲击情况；同时球形壳9的的中心轴与平台主体的中心轴重合，因此在静止的情况下，无需额外结构的设置就可以实现自身的平衡，稳定性好；压载水仓10布置在平台下部，由球形壳9包围形成的内部舱室，用于增加浮动冲击平台整体的重量，调整平台的吃水线的位置在预定的位置处，使吃水线调整至计算机模拟的恰当位置，本发明采用单个压载水舱10，而不是采用两个水舱对称布置，其优点在于无需考虑在增加压载的过程中带来的不平衡载荷，而是只需将水直接注入压载舱10中即可，这样无需特别的调整，平台的自身也会构成自平衡；同时，压载水仓10布置在平台的最下面，这样平台整体的重心也会降低，进一步提高平台的稳定性；横向隔板11、纵向隔板12、径向隔板15将内部的压在水舱分割成若干部分，横向隔板11、纵向隔板12、径向隔板15上有均匀的通孔，一方面横向隔板11、纵向隔板12、径向隔板15能够在很大程度上起到加强筋的作用，提高球形壳的强度，另一方面，将压载水舱分割成若干部分也即若干个独立且相互连通的小舱室，在内部注水后，能够将水体分割，在平台受到冲击后降低自身的振动；注水口13用于向压载水舱10中注水，用于调整平台的吃水线位置；测量设备如传感器14均匀布置在设备安装平台上，通过线缆与岸边的主机相连接，主机将传感器测量的实验数据传输至主机，主机对数据进行处理分析，根据经验公式得出冲击速度均值和加速度均值，最后得出潜艇等水下航行器的最大抗冲击强度。

也即本发明通过半球型壳底与圆柱壳结构相结合，将横向冲击载荷加强，使横向和垂向载荷强度近似相等，能够保证在单颗药包爆炸试验中同时对横向和垂向两个方向的冲击环境进行研究；同时仿潜艇艏端的结构设计能够充分计入高频载荷作用下潜艇艏端的冲击波绕射特性，满足水下爆炸条件下潜艇艏端鱼雷舱的冲击特性，使试验结果更逼近真实的攻击环境。

Claims (3)

1.潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台，其特征在于：包括由外侧圆柱壳和内侧圆柱壳构成的圆柱形平台主体、设置在圆柱形平台主体下端的半球形壳体、设置在圆柱形平台主体上端的防水帷幕，在圆柱形平台主体与半球形壳体的连接处设置有设备安装平台，设备安装平台上设置有测量设备，外侧圆柱壳和内侧圆柱壳间的空间的上下两端分别设置有上层板和下层板，且上层板与下层板上均对称设置有通孔，所述半球形壳体内设置有横向隔板、与横向隔板垂直的纵向隔板、以及同时与横向隔板和纵向隔板垂直的径向隔板，横向隔板、径向隔板与纵向隔板将半球形壳体与设备安装平台之间形成的舱室分割成多个独立的压载舱室，所述横向隔板有两块，径向隔板与纵向隔板均至少有三块，且横向隔板、径向隔板与纵向隔板上均设置有使各个独立的压载舱室相通的圆孔，半球形壳体上还设置有注水口。

2.根据权利要求1所述的潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台，其特征在于：外侧圆柱壳的内表面均匀设置有矩形加强筋，外侧圆柱壳的外表面对称设置有四个吊耳。

3.根据权利要求1或2所述的潜艇艏端鱼雷舱抗冲击试验平台，其特征在于：上层板与下层板上分别设置有12个通孔。