减振系统的抗冲击性能计算

　　1　引　言

　　对于舰船设备的减振系统,不仅要有良好的减振性能,而且要有良好的抗冲击性能。舰船在受到水下爆炸等的冲击作用下,冲击经过船体结构、减振元件传递至设备,良好的减振系统应能使传递至设备的冲击衰减到设备能承受的范围内,并且使设备产生的位移不至于过大,从而保护设备和连接部件。因此对减振系统必须作抗冲击性能的计算。

　　2　基本方法

　　以往我国所采取的减振系统抗冲击性能计算方法,是假设设备受到某一额定加速度的冲击作用,计算减振元件受的力、变形及设备各连接部件的最大位移。实际上这种方法是不适宜的,因为在同一舷外冲击作用下,处于不同位置、质量不同的设备,其基座所受到的冲击是不一样的。

　　《联邦德国海军舰艇建造规范BV043冲击、缓冲、冲击安全性》认为:设备和减振元件可简化为弹簧质量系统,因为冲击作用的实际时间很短,故阻尼可忽略不计。由设备的安装位置、冲击方向以及设备质量确定基座的冲击载荷,再根据系统的参数,计算振动速度,最后得到设备受到的冲击力以及最大位移。

　　水下爆炸引起的压力波导致舰船结构产生很高的非周期性的宽频加速度。由于舰船的外部和内部结构是弹性的,因此,这种冲击作用就转变成为设备按较低的固有频率的振动了。在同一位置,不同质量的设备对同一冲击的响应也是不同的。较重的设备与其基座结构组成的系统的固有频率较低,因此受到的冲击相对较小,作用时间较长;而较轻的设备受到的冲击相对较大,作用时间较短。此外,受到的冲击的方向不同,其大小也不同,一般垂向冲击最大、横向次之、纵向最小。因此,进行抗冲击性能计算时,选取的冲击载荷应根据设备位置、质量和冲击方向来确定。

　　设备按其安装位置大体上可分为两类:外部连接件和内部连接件。安装在船肋、支撑性船舱隔壁上的设备,以及直到水线上方第一层甲板位置的外壳护板和属于外壳范围内的箱壁等直接受冲击的部件作为外部连接件处理;安装在甲板、上层结构和甲板舱室壁、非支撑性隔壁上的设备和水线上第一层甲板以上的支撑性隔壁等间接受冲击的部件作为内部连接件处理;连接归属不明的则按外部连接件处理。冲击载荷以最大冲击载荷,即外部连接建承受的垂向冲击为基准,其它冲击载荷即在此基础上乘以表1中的修正系数P。

　　基座的冲击载荷可以认为是半正弦波,根据设备的质量由图1查得冲击时间t和冲击终了时的速度Vp=V·P。它与冲击加速度之间的关系是下式所述的积分关系。