双浮筒拟实试验船结构设计与优化研究

发布时间：2020-08-10 17:58

【摘要】：海上试验是检验海军装备力量的重要环节。拟实试验船是测试武器装备的目标载体。实体甲板室能真实地模拟打击目标,便于试验时的精确测量和其他后续研究,目前对其需求正日益增长。同时,节省结构用材将有助于提升试验船的经济性。因此,对拟实试验船进行结构设计及优化研究具有重要意义。本文选取双浮筒船作为海上试验目标载体,参照规范对试验船进行初步结构设计。由于甲板室为主要维修更替对象,因此在满足甲板室强度和刚度的条件下,以甲板室的结构形式为优选内容,进行三种不同结构形式的比对研究,以结构重量最轻为优选目标,得到“无横舱壁无支柱”方案。应用有限元软件Ansys对试验船结构进行屈服强度分析,选取7种最大载荷组合工况进行计算,得到应力分布,并对结果进行分析。采用疲劳评估的设计波法对结构应力集中处的典型疲劳节点进行疲劳计算,选取控制载荷参数确定其对应的设计波系统,计算得到典型节点在各设计波作用下的应力范围,基于S-N曲线和疲劳累积损伤原理,得到各应力范围相对应的疲劳损伤。考虑到在试验中试验船尤其是甲板室频繁受损需不断维修更换,为降低材料耗费量,运用Ansys参数化语言APDL建立试验船参数化有限元模型,通过通用优化软件Isight集成,以结构重量最轻为目标,采用多岛遗传算法和模拟退火算法对甲板室、主船体结构进行优化设计,得到了优化方案。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.702
【图文】：

集装箱,模拟试验,试验船,目标特性

采取改装的退役舰船作为试验船，但这种被改装的舰船多为辅助船，其目标特性与真逡逑实的目标特性有较大差别，经过调整和改装也很难接近真实目标。还有一种实体试验逡逑船，它是在试验体上安装集装箱模拟目标上层建筑，如图１．１所示。逡逑悘逡逑ｍ邋：邋，逡逑■邋…逡逑图１．１集装箱模拟试验船逡逑当前世界各国海上作战平台目标特性越来越复杂，今后的试验船会越来越贴近真逡逑实条件，反应真实的模拟目标情况，并且试验中也趋向于研究冲击力对船体破坏的影逡逑响。采用实体甲板室或上层建筑来更加准确地模拟目标成为试验船发展的趋势。逡逑２逡逑

效果图,甲板室,试验船,效果图

，，室内部结构的三种不同方案，选取结构重量最轻的方案作为甲板室结构初步案。逡逑２．１试验船概述逡逑拟实试验船为非自航全钢质单甲板、单底适用于沿海海域的双体船，承击目标的甲板室，在试验地点锚泊进行定点试验，试验结束后船体（主要是甲遭到破坏，回收维修建造后重复利用。逡逑设计环境为５级海况（２．５－４米）下正常锚泊及试验；极端风速为２８米／风）；设计海域水深３０米。逡逑本文设计的甲板室以某金刚级驱逐舰上层建筑主要部分为原型，根据搜集逐舰多角度相关图片资料，观测其上层建筑外形，量取其各方向尺度，并根据舰主尺度信息，按缩放比例，估算得试验船各甲板室尺寸。逡逑拟实试验船甲板室效果图如图２．１，根据实际驱逐舰上层建筑外形分为艏、三个甲板室，均布置在与甲板室围壁相对应的双浮筒形式主船体强框架上。逡逑

结构构件,中横剖面,主船体,尺寸

均采用与连接桥强横梁尺寸一致的Ｔ型材。逡逑船体结构钢材采用ＣＣＳ的Ａ级普通船用钢，即Ｑ２３５Ａ钢，框架、梁和加强筋等逡逑选择使用型材或组合型材。其中典型剖面图与结构构件尺寸的选取见图２．２与表２．２。逡逑８逡逑

【参考文献】