[發明專利]潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構及其設計方法

有效

• 申請號: 201811004212.1
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109263788B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張振華;王媛欣;錢海峰;趙海峰;張明悅;黃秀峰;劉燕紅;張瑋;肖昌潤;彭飛;牟金磊;李海濤;鄧波;牛闖
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: B63B3/13
• 分類號: B63B3/13;B63B71/00;B63B73/00;B32B3/08;B32B3/30;B32B33/00
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

1.一種潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構，所述非耐壓殼體是指雙殼體潛艇的外殼體，其特征在于，

所述非耐壓殼體由位于潛艇左舷側的A區、位于潛艇右舷側的C區、位于潛艇頂部的B區以及位于潛艇底部的D區構成；A區、B區、C區、D區依次相連圍成完整的潛艇非耐壓殼體；

所述A區和C區為金字塔點陣夾層殼板結構，金字塔點陣夾層殼板結構由四層面板以及位于各面板之間的金字塔點陣構成；包括位于最外側的外面板、位于最內側的內面板、以及位于外面板與內面板之間由內向外設置的第一層間板和第二層間板；相鄰的面板之間設置有縱骨和肋骨；縱骨沿潛艇殼體首尾縱向延伸，肋骨垂直于縱骨沿周向布置；縱骨和肋骨上設置有面板以構成密閉空間；各層面板之間的縱骨和肋骨位置相互垂直交叉以支撐和連接金字塔點陣夾層殼板結構，縱骨和肋骨相互交叉構成多網格結構；

各網格結構分別與上方和下方的面板圍成長方體結構；各長方體結構內嵌設有金字塔單元結構，金字塔單元結構為四個桿元構成的金字塔形狀，相鄰金字塔單元底面支點或頂點相互連接構成金字塔點陣；金字塔單元底面的四個支點分別與網格的四個角重合；

所述B區和D區為常規非耐壓殼體結構，B區與上層建筑連接，D區為底部結構；

A區和C區中每隔四個肋位設置為完整的舷側肋板，其余肋位設置為多段托板結構的分段肋骨；完整的肋板分別與B區和D區的肋骨相連構成環肋，環肋相隔四個肋位，環肋之間為均勻分布的分段肋骨；

金字塔點陣夾層殼板結構的高度小于耐壓殼體與非耐壓殼體之間負載水艙高度的三分之一。

2.根據權利要求1所述一種潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構，其特征在于，各長方體結構中充滿空氣或者泡沫填料。

3.根據權利要求1所述一種潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構，其特征在于，

所述金字塔單元結構中，桿元的長度為100mm，桿元直徑15.2mm，每個桿元與其在內面板的投影的夾角為45度，金字塔底面為正方形，邊長為100mm，由桿元組成的金字塔的高度為70.72mm。

4.根據權利要求1所述一種潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構，其特征在于，

金字塔點陣夾層殼板結構的外面板為潛艇的外殼板，其厚度范圍為5mm至8mm；內面板厚度范圍為5mm至8mm，內面板隨靠近船底程度的增加而變厚。

5.潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構設計方法，其特征在于，包括如下步驟

步驟1、對常規薄弱部位的劃分的步驟，具體是指：

根據潛艇艇體截面結構特點，將其分為位于潛艇左舷側的A區、位于潛艇右舷側的C區，與上層建筑連接的B區和位于艇底下方的D區，將A區和C區原有的非耐壓殼板，置換為金字塔點陣夾層殼板結構；

步驟2、對A區、C區的網格狀結構設計的步驟，具體是指：

以不削弱常規潛艇非耐壓殼體本身結構為原則，將肋骨從T型材改為扁鋼，并適量加高，并增加縱骨，縱骨也設置為扁鋼，以使金字塔點陣結構可嵌入到網格當中；

步驟3、對A區、C區的點陣夾層結構設計的步驟，具體是指：

將縱骨和肋骨高度設計相等，使得金字塔點陣夾層殼板結構的縱骨和肋骨交錯形成一個個網格，并將金字塔點陣結構嵌入到網格當中；金字塔點陣夾層殼板結構的四層面板從內到外分別為下面板、第一層間板、第二層間板、上面板，上面板即為原非耐壓殼殼板；按照從內到外的順序依次安裝下面板、金字塔點陣結構、第一層間板、金字塔點陣結構、第二層間板、金字塔點陣結構以及上面板，在安裝面板過程中將板材安裝在縱骨和肋骨的相應位置；

步驟4、A區、C區與B區、D區的連接構造的步驟，具體是指：

使非耐壓殼體在B區和D區與常規潛艇非耐壓殼一致、B區和D區的各肋骨與A區和C區的肋骨位置對應，其中每隔四個肋位A區、C區與B區、D區的肋板相互連接形成環肋；以B區和D區最邊緣的縱桁腹板作為A區和C區點陣夾層結構的終止位置。

6.根據權利要求5所述的潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構設計方法，其特征在于，還包括，在每個肋位增加肘板以過渡支撐。

7.根據權利要求5所述的潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構設計方法，其特征在于，還包括，在艙段兩端的上部縱桁、實肋板與金字塔點陣夾芯殼板結構的下面板相連處、金字塔點陣夾芯殼板結構的下面板與實肋板相連處、潛艇底部非耐壓殼環肋位置分別設置加強構件的步驟。