基于动态设计分析方法的舰载鱼雷发射装置抗冲击特性研究

火箭助飞鱼雷基准弹道设计探讨
张保安
【期刊名称】《鱼雷技术》
【年(卷),期】2007(015)005
【摘要】为了提高以固体火箭发动机为主发动机的火箭助飞鱼雷空中导引弹道的安全性和落点精度,提出了一种求解不同工况下滑翔弹道设计域的交集,将滑翔弹道与交集边缘的相对距离作为定量分析弹道安全性的参量,确定最安全滑翔弹道的方法,给出了在滑翔段采用动态基准弹道和可变雷箭分离点的制导方案,滑翔段不分射程统一装定一簇滑翔弹道曲线,制导系统在飞行中按程序插值计算导引弹道,视情况向最安全滑翔弹道方向修正;在导引弹道末端,雷箭分离点的高度随航速相关调整,该方法可显著减小雷箭分离点的落点散布.研究结果表明,在交集中求解基准弹道可提高安全性,动态基准弹道可增强对弹道偏差和目标修正的适应能力,有助于克服强风场干扰.
【总页数】5页(P24-28)
【作者】张保安
【作者单位】中国船舶重工集团公司第705研究所,陕西,西安,710075
【正文语种】中文
【中图分类】TJ630.1
【相关文献】
1.基于Simulink的飞航式火箭助飞鱼雷空中弹道仿真 [J], 曲延明;周明;林宗祥
2.火箭助飞鱼雷发控及弹道仿真 [J], 杜阳华;吴宇
3.飞航式火箭助飞鱼雷弹道建模与仿真 [J], 崔洪坤;孙振新
4.一种火箭助飞鱼雷攻潜末弹道被动定位方法 [J], 朱峰;刘松海;苏军
5.一种火箭助飞鱼雷攻潜末弹道被动定位方法 [J], 朱峰;刘松海;苏军;;;
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舰艇作为现代海战的主要作战平台,很容易受到敌方攻击。

从二次世界大战起以美国为首的西方国家进行了大量的舰艇抗冲击试验[2-4]。

美国海军对舰载设备抗冲击有明确要求,MI L-S-901系列军用规范规定凡小于181吨的舰载设备都要进行抗冲击考核,大于181吨的舰载设备则进行仿真计算考核,合格后才能装舰使用。

目前国外对舰载设备的考核研究主要使用冲击机试验、浮动冲击平台试验、仿真计算实验及实船爆炸试验四种方式进行。

1 冲击机试验方法水下爆炸对舰载设备的冲击环境与冲击机对舰载设备的冲击环境严格来说差别较大,但由于水下爆炸试验存在试验成本高、安全性差、对环境损害大、试验条件要求高等问题。

陆上冲击机试验不仅能克服上述缺点,同时还有冲击载荷加载准确、试验重复性好,试验组织实施难度小、数据测量采集方便等优点,因此国外对中小型舰载设备的冲击考核研究主要通过陆上冲击机试验的方法进行。

舰载设备冲击机按试验时能承重的设备重量分可分为轻量级击机(LWSM)、中量级冲击试验机(M W S M)、重量级冲击试验机(H W S M)。

根据M I L-S-901C要求,质量少于113kg的设备通过轻量级击机进行考核,质量大于113kg小于2043kg的设备通过中量级冲击试验机进行考核,质量大于113kg小于5000kg的设备通过重量级冲击试验机进行考核。

同时舰载设备冲击机按试验中冲击作用形式还可分为摆锤、落锤式、液压式冲击机等。

2 浮动冲击平台试验冲击机试验虽然操作简便,重复性好等优点,但作用于被设备中的冲击环境与实际水下爆炸作用有差别较大,再加上在冲击机上可试验的设备质量受限,国外对大中型设备的冲击设备大都通过浮动冲击平台进行试验。

浮动冲击平台的结构一般设计为矩形的平底驳船,两侧及艏艉是抗冲击围壁,围壁为轻型舷墙。

底部、两侧及两端的抗冲击围壁采用高强度钢建造,并用肘板和筋加强。

浮动平台一般由二层甲板组成,主甲板为被设备的安装面,试验设备通过基础结构固定于主甲板上。

DDAM与SRS对舰船甲板设备抗冲击考核对比研究DDAM（Dynamic Design Analysis Method）与SRS（Shock Response Spectrum）是目前常用的船舶结构抗冲击设计方法，都被广泛应用于舰船甲板设备抗冲击考核中。

本文将就此进行对比研究。

DDAM是一种基于动力学分析的结构抗冲击设计方法，它通过模拟结构在冲击载荷作用下的动态响应，进而评估结构的抗冲击能力。

该方法考虑了结构的固有振动频率、弹性特性、动力响应等因素，能够更加准确地评估结构的抗冲击能力。

而SRS则是基于谱分析的结构抗冲击设计方法，它根据对输入冲击载荷信号进行谱分析得到的冲击响应谱，评估结构的抗冲击能力。

该方法同样需要考虑结构的固有振动频率，但较DDAM更加简化，能够更快速地对结构进行抗冲击分析。

对比DDAM与SRS的应用情况，DDAM多用于复杂结构的抗冲击设计和评价，例如构件间有连锁反应的结构、存在难以考虑的非线性因素等。

而SRS则多用于简单结构的抗冲击设计和评价，例如单一支座的设备、简单钢结构等。

在舰船甲板设备抗冲击考核中，通常需要考虑的因素包括机械冲击、爆炸冲击、水波冲击等。

对于较为复杂的抗冲击设计，DDAM应用更为广泛，能够更全面地考虑各种因素对舰船结构产生的影响，更准确地评估设备的抗冲击能力。

而在对简单设备进行抗冲击考核时，SRS则更为适用，能够更快速地得到准确的评估结果，减少时间和成本的消耗。

虽然DDAM和SRS在舰船甲板设备抗冲击考核中各有优缺点，但都是目前最为成熟的抗冲击设计方法，能够为舰船结构的安全保障提供重要的技术保障。

未来随着技术的不断发展，人们对于舰船结构抗冲击技术的研究将会越来越深入，相信DDAM和SRS在此方面的应用前景也将更加广阔。

为了更加深入地探究DDAM与SRS两种抗冲击设计方法的比较，我们可以通过列出相关数据并进行分析，从而更好地说明它们各自的优缺点。

首先，我们可以比较DDAM和SRS在船舶结构设计中的适用性。

鱼雷动力系统振动控制技术及应用研究曹浩; 张伟伟; 文立华; 王志杰; 赵昌利【期刊名称】《《鱼雷技术》》【年(卷),期】2019(027)005【总页数】6页(P595-600)【关键词】鱼雷动力系统; 结构动力学; 整机隔振; 装配工艺【作者】曹浩; 张伟伟; 文立华; 王志杰; 赵昌利【作者单位】西北工业大学航天学院陕西西安 710072; 中国船舶重工集团公司第705研究所陕西西安 710077; 海军装备部北京 100841【正文语种】中文【中图分类】TJ630.32; O351.2鱼雷作为一种主要用于打击水面舰艇、潜艇等目标的水中兵器, 其隐身技术对自身的命中概率和发射平台的生存能力有非常重要的影响, 是决定鱼雷综合作战效能的指标之一。

一般来说, 鱼雷动力系统的机械、流体振动是鱼雷自噪声和辐射噪声的主要来源, 强烈的振动和噪声直接影响到鱼雷武器的隐身性、攻击效能、安全性和可靠性[1-4]。

鱼雷动力系统振动控制技术的主要目的是使用一系列措施, 尽可能降低鱼雷壳体的辐射噪声, 为自导提供良好的工作环境和降低被敌方兵力发现的概率。

然而, 鱼雷动力系统组成零部件多、连接结构复杂, 工作环境恶劣, 工作温度范围大, 引起的结构振动具有非线性时变特性。

因此, 鱼雷动力系统振动控制是一项繁琐、庞大的系统工程。

文章从设计方法、隔振技术及装配工艺等方面, 对鱼雷动力系统振动控制方法以及发展方向进行论述, 指出基于结构动力学的设计方法已成为研制低噪声鱼雷动力系统的必备手段; 形式多样的整机隔振结构、液流管路振动隔振结构已广泛应用到工程领域; 装配工艺对振动特性影响显著, 但尚需加强研究。

以热动力鱼雷为例, 构成动力系统的机舱壳体、发动机、燃烧室、海水泵和燃料泵等辅机通过主支撑结构集于一体, 这样, 主支撑结构便不可避免地将发动机与辅机等振动源耦合, 由于发动机与各种辅机工作转速不同, 使得动力系统的激励频率成分十分丰富, 且以周期激励为主。

基于动态设计分析方法的舰载鱼雷发射装置抗冲击特性研究何佳磊;周川;周宁波;段浩【摘要】舰船设备和系统的抗冲击能力是决定舰船战时生命力强弱的重要因素.该文采用舰艇三联装鱼雷发射装置模态试验与有限元综合建模技术,在Ansys Workbench中建立了发射装置抗冲击有限元分析模型,借鉴美国海军用以考核舰船设备抗冲击性能的动态设计分析方法(DDAM),结合国军标GJB 1060设计发射装置冲击输入谱,对其进行抗冲击特性仿真计算,以考核发射装置的抗冲击性能.仿真结果表明,在发射装置转台瓦板处,发射装置横向冲击位移响应及Von Mises应力均为最大,但其最大Von Mises应力均没有超过材料的屈服强度.在材料的许用应力范围内,横向、纵向、垂向抗冲击性能均满足舰船甲板设备抗冲击考核要求.【期刊名称】《鱼雷技术》【年(卷),期】2015(023)002【总页数】6页(P139-144)【关键词】鱼雷发射装置;动态设计分析方法;模态试验;抗冲击【作者】何佳磊;周川;周宁波;段浩【作者单位】中国船舶重工集团第705研究所昆明分部,云南昆明,650118;中国船舶重工集团第705研究所昆明分部,云南昆明,650118;中国船舶重工集团第705研究所昆明分部,云南昆明,650118;中国船舶重工集团第705研究所昆明分部,云南昆明,650118【正文语种】中文【中图分类】TJ635随着现代海战的日益激烈，舰艇在作战中不可避免地会遭到来自空中、水面和水下的打击。

水面舰艇受到来自水下常规武器的攻击主要有水雷、鱼雷及深水炸弹等。

有时，尽管舰艇壳体的水密性没有受损，但是由于舰载设备在强冲击下丧失功能，也会导致舰艇失去战斗力［1］。

因此，舰艇设备和系统的抗冲击能力是决定舰艇战时生命力强弱的重要因素之一［2］，舰艇设备抗冲击能力已成为舰艇整体抗冲击能力的重要指标。

因此，各海军强国均制定了舰艇设备抗冲击标准，规范舰艇设备的设计、制造和验收等全过程，以提高舰艇抗非接触爆炸的能力。

某舰载雷达发射机机柜抗冲击仿真分析孟庆鹏;庄文许;顾郑强【摘要】针对某舰载雷达发射机机柜抗冲击设计要求,进行了机柜的抗冲击仿真分析.利用动力学分析方法,在抗冲击仿真软件中建立了机柜的仿真模型,在显式动力学分析步中将冲击谱时域曲线直接作用于机柜上的连接部位,并根据减振系统的实验数据计算得到发射机机柜在垂向、横向和纵向设计冲击谱作用下的冲击响应.结果显示,最大应力均不超过材料抗拉强度的90％,满足强度设计指标,为后续抗冲击试验提供了理论依据.【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2014(034)003【总页数】4页(P39-42)【关键词】抗冲击;雷达系统;机柜;减振系统【作者】孟庆鹏;庄文许;顾郑强【作者单位】海军驻南京地区雷达系统军事代表室,南京210003;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153【正文语种】中文【中图分类】TN957.82相对舰艇有一定距离的水下非接触爆炸作用将引起舰艇突发的瞬态相对运动，该运动对舰艇而言就是冲击载荷。

冲击载荷对舰总体、设备和船员的作用，是关键的破坏因素之一，需要在舰船研制时予以全面考虑并对设备进行良好的防护[1]。

目前，主要有3种抗冲击设计方法：等效静力、动态设计分析法和时域模拟法。

时域模拟法考虑各种非线性因素的影响，可以较真实地反映系统的动力学特征，应用广泛。

汪玉等对一类船舶设备的限位器进行抗冲击刚度计算，并运用带间隙的弹簧单元逼近限位器的冲击刚度，实现了非线性系统冲击响应模拟[2]；林道福等在总体坐标系下建立了浮筏隔振系统的运动方程，并采用直接积分法计算了在基础冲击激励下的动力响应[3]。

发射机是舰载雷达系统的重要件，在冲击载荷作用下，受到自身重量和安装在其内部组件重量产生的惯性力，产生冲击响应和变形。

本文采用时域模拟法[4]对某舰载雷达系统发射机机柜进行抗冲击仿真计算。

首先，在抗冲击仿真软件中建立机柜的仿真模型，将内部组件简化为质点耦合到相应的安装部位，然后将冲击载荷时域冲击谱作用于发射机机柜与减振系统的连接部位获得机柜的冲击响应和应力，最后依据减振系统的试验数据估计机柜实际工况下的应力分布。

第26卷第6期 水下无人系统学报 Vol.26No.62018年12月JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2018收稿日期: 2018-05-18; 修回日期: 2018-06-13.作者简介: 王红瑞(1985-), 男, 硕士, 主要研究方向为武器系统与运用工程.[引用格式] 王红瑞, 曹小娟, 尹韶平, 等. 鱼雷舱段振动夹具动态特性仿真分析[J]. 水下无人系统学报, 2018, 26(6): 549-554.鱼雷舱段振动夹具动态特性仿真分析王红瑞, 曹小娟, 尹韶平, 张志民, 单志雄(中国船舶重工集团公司 第705研究所, 陕西 西安, 710077)摘 要: 夹具作为鱼雷舱段振动试验系统中不可或缺的连接部件, 其动态特性直接影响振动试验的测试结果。

文中针对3种鱼雷舱段振动试验夹具设计方案, 开展振动夹具动态特性的理论分析和有限元仿真, 通过数值计算其振动固有频率、振型和振动响应等, 对比分析不同振动夹具设计方案的动态性能优劣，最终确定满足鱼雷舱段振动试验传递性要求的夹具。

并得出以下结论: 1) 夹具的刚度、固有频率及阻尼对其振动传递特性的影响最为突出; 2) 整体铸造成型的夹具比焊接成型和螺栓连接结构传递特性更好; 3) 基于动态特性设计的夹具能更好地保证振动能量不失真的传递。

关键词: 鱼雷舱段; 振动试验; 夹具; 动态特性中图分类号: TJ630.1; O329 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2018)06-0549-06 DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2018.06.007Simulation Analysis on Dynamic Characteristics of Fixture for TorpedoCabin Vibration TestWANG Hong-rui , CAO Xiao-juan , YIN Shao-ping , ZHANG Zhi-min , SHAN Zhi-xiong(The 705 Research Institute, China Shipbuilding Industry Corporation, Xi’an 710077, China)Abstract: The dynamic characteristics of the fixture directly affect the measurement in the vibration test of torpedo cabin. In this paper, theoretical analysis and numerical calculations of dynamic characteristics are carried out for three design schemes of fixture for torpedo cabin vibration test. The natural frequencies, vibration modes and vibration re-sponses of the three fixture designs are calculated numerically, their dynamic performances are compared and analyzed to finally determine the right fixture, which can meet the transitivity requirement of vibration test of torpedo cabin. Conclusions are drawn as follows: 1) the stiffness, natural frequency and damping of these fixtures have the most prom-inent influences on their vibration transfer characteristics; 2) the monoblock cast fixture is better in the transitivity than the welded or the bolt-connected one; 3) the fixture designed on the basis of dynamic characteristics can better ensure the transmission of vibration energy without distortion.Keywords: torpedo cabin; vibration test; fixture; dynamic characteristic0 引言振动试验作为评价鱼雷力学环境适应能力的最主要手段之一, 不仅能够检验鱼雷结构在实际使用过程中能否满足要求, 同时暴露鱼雷的设计缺陷,为鱼雷结构优化提供数据支持。

UUV冲压活塞式装置发射鱼雷内弹道特性研究杨弓熠, 詹　磊, 贾　轩, 郭良蛟, 刘国庆(中国船舶集团有限公司 第705研究所昆明分部, 云南 昆明, 650101)摘 要: 针对无人水下航行器轻量化、体积小的要求, 文中提出了一种液压缸-冲压活塞-栅状管式发射装置。

为评估该装置动力特性, 基于流体动力学和内弹道理论, 建立了该装置发射鱼雷动力学模型, 以液压缸速度为输入, 获得冲压活塞前后端压力特性和发射鱼雷内弹道特性。

经对比验证, 上述模型计算结果与计算流体力学仿真结果基本吻合, 证明了所建模型的可靠性。

研究结果表明, 冲压活塞运动过程中产生的最大阻力约为0.43 MPa, 为满足液压缸速度输入, 液压缸输出压力及功率可采用上述结果作为设计依据; 冲压活塞运动在0.42 s后作减速运动, 此时鱼雷运动约3.9 m, 为减小鱼雷后续管内运动时的压差阻力, 栅状管孔位可根据上述结果进行优化以提升补水能力, 从而提高发射装置的做功能力。

关键词: 无人水下航行器; 鱼雷; 液压缸-冲压活塞-栅状管; 流体动力学; 内弹道; 补水能力中图分类号: TJ635 文献标识码: A 文章编号: 2096-3920(2023)06-0903-08DOI: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0100Interior Trajectory Characteristics of Ram Piston Device in UUV forTorpedo LaunchingYANG Gongyi,　ZHAN Lei,　JIA Xuan,　GUO Liangjiao,　LIU Guoqing (Kunming Branch of the 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Kunming 650101, China)Abstract: For lightweight and small volume requirements of unmanned undersea vehicles (UUVs), a hydraulic cylinder-ram piston-grid tube launch device was presented in this paper. To evaluate the dynamic characteristics of the device, the dynamic model of the device for torpedo launching was established based on the theory of fluid dynamics and interior trajectory. The pressure characteristics of the front and rear ends of the ram piston and the interior trajectory characteristics of the device for torpedo launching were obtained with the hydraulic cylinder velocity as input. Through comparison, it is verified that the calculation results of the above model are in good agreement with the simulation results of fluid dynamics, which indicates the reliability of the established model. The results show that the maximum resistance generated during the movement of the ram piston is 0.43 MPa. In order to satisfy the velocity input of the hydraulic cylinder, the output pressure and power of the hydraulic cylinder are designed based on the above results. When the ram piston moves 0.42 s and then decelerates, the torpedo moves about 3.9 m. In order to reduce the pressure differential resistance of the torpedo in subsequent movement, the hole location of the grid tube can be optimized according to the above results to enhance the replenishing capacity and improve the performance of the launcher.Keywords: unmanned undersea vehicle; torpedo; hydraulic cylinder-ram piston-grid tube; fluid dynamics; interior trajectory; replenishing capacity收稿日期: 2022-12-28; 修回日期: 2023-01-29.作者简介: 杨弓熠(1994-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为鱼雷发射技术.第 31 卷第 6 期水下无人系统学报Vol.31 N o.6 2023 年 12 月JOURNAL OF UNMANNED UNDERSEA SYSTEMS Dec. 2023[引用格式] 杨弓熠, 詹磊, 贾轩, 等. UUV冲压活塞式装置发射鱼雷内弹道特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(6): 903-910.0　引言无人水下航行器(unmanned undersea vehicle, UUV)集侦查、探测、协同及攻击等多功能于一身,对我国海防事业具有重要战略意义。

无人水下航行器搭载鱼雷发控的可行性研究李龙飞【摘要】针对无入水下平台实施反潜作业时指控系统的构建以及水下平台携载武器的性能参数等问题,研究了水下平台携载武器的发射初期的弹道与发射参数的关系;具体设计了无入水下平台实施反潜作业的指控系统架构图和发射参数与初始弹道的关系的三自由度仿真;提出了水下武器的发射速度和管制舵角的设置区间.通过仿真实验验证了发射参数与初始弹道的关系,实验结果表明:只有发射速度和管制舵角处于合理的区间内,携载武器才能保持合适的初始航行姿态,使命中目标的概率得到大幅提升.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2016(040)003【总页数】8页(P50-56,64)【关键词】串行数字接口(SDI);反潜战;指挥控制;无入水下航行器;鱼雷【作者】李龙飞【作者单位】昆明船舶设备研究试验中心,昆明 650000【正文语种】中文【中图分类】TN63随着电子通信、自动控制以及水下航行器等相关技术的发展，信息化战争成为了军事发展的共识，能够独立承担作业任务的无人平台开始发挥越来越重要的作用。

无人水下航行器(UUV)就是可以自主执行作业任务的一种无人水下作业单元，它可以在潜艇或者水面舰艇的支援下，到达有人系统平台不易到达的敏感区域或浅海从事军事活动。

目前UUV已经能够收集和传送多种类型数据，广泛应用于搜集情报、监视及侦查等任务，通过改造升级，UUV可以发展成为能够独立执行反潜任务的自主作业平台[1]。

大型UUV可以搭载鱼雷等作业模块执行反潜、时敏打击等作业任务，这将改变以往的采用舰载鱼雷和潜载鱼雷实施反潜作业的格局，实现大型UUV搭载鱼雷实施编队航行与作业的未来海洋战争模式[2]。

1.1 无人水下反潜作业平台指挥控制原理无人水下反潜作业平台(ASW UCUV)是在水下环境中执行侦测、监视、警戒甚至反潜任务的一类自主型无人水下航行器。

该类航行器以水面舰船或者水下潜艇为支援平台，搭载能执行多种任务的载荷。

空投鱼雷入水载荷潘光;杨悝【摘要】为了研究空投鱼雷的入水过程,首先分析入水过程中的受力情况进行数值计算;然后使用数值模拟软件Msc.Dytran建立鱼雷入水的有限元模型,计算入水过程中雷体所遭受的冲击压力及其在冲击面上的分布情况,并对不同入水速度和角度下冲击压力峰值、不同头部形状冲击压力峰值特点及鱼雷入水弹道做了分析与讨论,结果表明:鱼雷入水速度和入水角度会对鱼雷壳体所受载荷产生重要影响,研究结果可为预测鱼雷入水冲击载荷提供参考.【期刊名称】《爆炸与冲击》【年(卷),期】2014(034)005【总页数】6页(P521-526)【关键词】爆炸力学;冲击载荷;MSC/DYTRAN;空投鱼雷;入水【作者】潘光;杨悝【作者单位】西北工业大学航海学院,陕西西安710072;西北工业大学航海学院,陕西西安710072【正文语种】中文【中图分类】O383.1;TJ610.2现代鱼雷可通过多种发射方式攻击敌对目标，如飞机空投或舰载发射等，但不管采用何种发射方式，都要经过空中、入水、水下航行至命中目标的全弹道过程。

入水是一个短暂、变化激烈而又复杂的力学过程，在入水的整个过程中，鱼雷将经历撞水、浸水、带空泡航行、全浸湿后转入受控运动等4个阶段。

入水过程中雷体会激起周围流体介质的运动，反过来，流体介质对结构又施加各种反作用力。

入水冲击力有2个分量相当重要：一个是轴向力或阻力，会引起减加速度，可能使雷头变形，破坏鱼雷内部的仪表设备；另一个是法向力或升力，会形成力矩，产生横向角速度，影响弹道，并可能使雷体皱折或断裂。

因此研究空投鱼雷入水冲击力对鱼雷结构的总体设计以及水下弹道设计等方面具有重要的工程意义［1］。

本文中拟基于鱼雷入水动力学模型、动态非线性有限原理论和耦合算法［2］，计算计算鱼雷入水时受到的作用力，建立空投鱼雷入水冲击有限元模型，对不同工况进行数值模拟，以期为预测鱼雷入水冲击载荷提供参考。

1 鱼雷入水受力分析作用在鱼雷上的力可以分成2类：鱼雷重力和流体反作用力，流体反作用力中包括浮力和流体动力［3］。