[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

本發明屬于潛艇艇體結構設計領域，涉及一種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。本發明提出了一種將金字塔點陣夾層抗沖擊結構應用于非耐壓殼體的薄弱區域的結構以及設計方法，該方法在不降低原非耐壓殼體的結構性能前提下，通過將常規非耐壓殼體替換為金字塔點陣夾層殼板結構以改善其抗爆性能。

技術領域

本發明屬于潛艇艇體結構設計領域，涉及一種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。

背景技術

潛艇作為重要的海上作戰力量，一直在海戰中扮演者不可或缺的角色，由于武器技術的迅速發展，潛艇所處環境也日益嚴峻，潛艇的抗爆抗沖擊性能成為一個重要的性能需求。其中現有的雙殼體潛艇設置有外層的非耐壓殼體以及內層的耐壓殼體，但常規雙殼體潛艇的非耐壓殼體以及非耐壓殼體不具有抗爆性或者抗爆性較低，因此其抵御水中兵器攻擊的能力較低，在受攻擊后殼體的受損程度以及變形程度較大，對潛艇的安全威脅很大。

發明內容

本發明創造的目的在于，提供一種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，實現有效、簡便地提高現有雙層殼潛艇艇體結構特別是耐壓殼體的抗爆抗沖擊性能。

為實現上述目的，本發明創造采用如下技術方案。

一種潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構，非耐壓殼體是指雙殼體潛艇的外殼體，本發明中的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；常規結構的A區/C區包含艇體舷側非耐壓殼、舷側肘板、舷側托板和舷側肋骨等結構；

A區和C區在常規結構的基礎上加設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；各長方體結構內嵌有金字塔單元結構，金字塔單元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；

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。

對上述結構的進一步優化還包括，A區和C區中每隔四個肋位設置為完整的肋板，其余肋位設置為多段托板結構；完整的肋板分別與B區和D區的肋板相連構成環肋，環肋相隔四個肋位，環肋之間為均勻分布的分段肋骨。

對上述結構的進一步優化還包括，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。

對上述結構的進一步優化還包括，各長方體結構中充滿空氣或者泡沫填料。

對上述結構的進一步優化還包括，金字塔單元結構3e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。

對上述結構的進一步優化還包括，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。

本發明還提供潛艇非耐壓殼體金字塔點陣夾層抗沖擊結構設計方法，其包括如下步驟，

步驟一、對常規薄弱部位的劃分的步驟，具體是指：