[發明專利]一種半潛式大型爆炸實驗罐的安裝基礎的設計方法

有效

• 申請號: 202110894604.5
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113704845B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王志凱;夏輝衡;姚熊亮;陳錦;王治;黃亞舒;史迪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
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1.一種半潛式大型爆炸實驗罐的安裝基礎的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：設計可承受大小為F_d靜力作用的基坑加強壁面；

F_d的計算方法為：

F_d＝αE_kd/δ_max

其中，E_kd為實驗罐內爆炸沖擊波的比沖能；R₁為罐內壁面距爆心的距離，單位為m；W為炸藥的藥量，單位為kg；ρ為實驗罐內水的密度；C為實驗罐內水中聲速；t_m為水下爆炸沖擊波對距爆心距離為R₁的罐內壁面的作用時間，p₁為水下爆炸沖擊波對距爆心距離為R₁的罐內壁面的峰值壓力，K、α為與炸藥性質有關的常數；θ₁為水下爆炸沖擊波衰減時間常數，單位為s，α為設定的安全系數；δ_max為設定的最大位移限制；

步驟2：設計可承受大小為F_s靜力作用的支撐框架；

F_s的計算方法為：

F_s＝λp₂S

其中，S為支撐框架與實驗罐的接觸面積；p₂為水下爆炸沖擊波對距爆心距離為R₂的支撐框架的峰值壓力，T_d為水下爆炸沖擊波對距爆心距離為R₂的支撐框架的作用時間，f_n為支撐框架的基頻；

步驟3：將支撐框架拆分為上支撐架與下支撐架，在上支撐架與下支撐架之間布置隔振器陣列；所述的隔振器陣列包括x個隔振器，x個隔振器以支撐框架的中心為圓心環向均勻安裝于支撐框架的梁所在位置的上方，傳遞載荷；隔振器至少能夠承受大小為F_G的重力；

F_G＝M·(g+a)/x

其中，M為隔振器上方實驗罐和上支撐架的總質量；g為重力加速度，a表示由于沖擊載荷造成的加速度，由實驗罐與支撐框架整體受到沖擊載荷激勵后做無阻尼簡弦運動的振動方程y(t)＝A₁?cosωt+A₂sinωt解出；A₁、A₂表示振幅；ω表示振動頻率；

步驟4：設計實驗罐的外部支撐結構；所述的外部支撐結構環繞實驗罐上部外側布置在基坑加強壁面上，用于抵消隔振器意外失效時未能抵消的力矩；所述的外部支撐結構端部采用彈性墊片，外部支撐結構與實驗罐之間預留厚度為B的空氣層；

B＝A₃-e_m

其中，e_m為彈性墊片所能承受的最大壓縮量；A₃表示在隔振器工作行程的限制下，實驗罐做鐘擺運動所能產生的最大位移幅值；h₁為隔振器在額定工況下的壓縮行程；h₂為隔振器在額定工況下的拉伸行程；h為支撐框架與隔振器的相對高度；R₃為隔振器的安裝半徑；

步驟5：根據步驟1到4的基坑加強壁面、支撐框架、隔振器和外部支撐結構，搭建半潛式大型爆炸實驗罐系統。

2.根據權利要求1所述的一種半潛式大型爆炸實驗罐的安裝基礎的設計方法，其特征在于：所述的步驟1中基坑加強壁面采用鋼筋混凝土，通過塑性絞線法對沖擊作用點施加大小為F_d靜力下的混凝土板進行配筋設計。