本發(fā)明涉及測試裝置和實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高強度標準浮動沖擊試驗平臺。

背景技術(shù)：

目前，海軍對艦船設(shè)備的抗沖擊能力越來越重視，艦船設(shè)備的抗沖擊能力是艦船戰(zhàn)時生命力的一個重要指標，為保證艦船設(shè)備的抗沖擊能力，裝艦設(shè)備在上艦之前必須經(jīng)過沖擊試驗考核，經(jīng)沖擊試驗考核合格后的設(shè)備方可安裝到艦艇上。我國的GJB150.18-86規(guī)定了不同重量等級的艦船設(shè)備必須在不同的試驗裝置上進行沖擊試驗考核。該標準要求，對于輕型設(shè)備(質(zhì)量小于200kg)在輕型沖擊機上進行考核，對于中型設(shè)備(質(zhì)量介于0.12t～2.7t)在強碰撞中型沖擊機上進行考核，對于重型設(shè)備(質(zhì)量介于2.7t～27t)在標準浮動沖擊平臺上進行考核。

到目前為止，我國已建成了考核輕量級設(shè)備和中量級設(shè)備的試驗裝置，分別為輕型沖擊機和強碰撞中型沖擊機，能夠按照GJB150.18-86的要求考核質(zhì)量2.7t以下的裝艦設(shè)備，并在多年使用過程中對我國裝艦設(shè)備的發(fā)展做出了較大的貢獻。但由于缺乏GJB150.18-86所規(guī)定的考核大型裝艦設(shè)備的試驗裝置，質(zhì)量大于2.7t的設(shè)備在我國無法進行試驗考核。

鑒于上述現(xiàn)狀，為了加快我國艦船設(shè)備的抗沖擊研究步伐，研制標準浮動沖擊平臺，用于考核艦船重型設(shè)備。該標準浮動沖擊平臺能夠解決國內(nèi)長期沒有重型艦船設(shè)備考核試驗用的標準裝置，為進一步提高我國裝艦設(shè)備的抗沖擊能力提供保障措施，促進國內(nèi)艦船設(shè)備抗沖擊領(lǐng)域的發(fā)展水平。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)合理的高強度標準浮動沖擊試驗平臺，從而對質(zhì)量介于2.7t～50t的艦船重型設(shè)備進行水下爆炸沖擊試驗考核的試驗裝置，即標準浮動沖擊平臺，主要包括本體結(jié)構(gòu)和防水骨架。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種高強度標準浮動沖擊試驗平臺，包括從上往下依次層疊設(shè)置的上層T型材、中層T型材和下層型材，所述中層T型材和下層型材的外圍安裝有外板，所述下層型材的底部安裝有外底板；所述上層T型材、中層T型材和下層型材均成四邊形框形結(jié)構(gòu)，所述上層T型材的內(nèi)側(cè)四周安裝有舷墻板，所述舷墻板的頂部為角鋼；所述中層T型材的內(nèi)側(cè)四周安裝有扶強材面板，所述中層T型材頂部為扶強材腹板；所述下層型材通過間隔設(shè)置的橫肋板和縱隔板組成，所述下層型材的頂部安裝有內(nèi)底板；還包括安裝有上層T型材頂部的防水骨架，所述防水骨架通過緊固件與上層T型材連接。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進：

所述外板的外側(cè)設(shè)置有吊耳；

所述防水骨架成拱形結(jié)構(gòu)，位于防水骨架的一端設(shè)置有門，位于防水骨架的頂部內(nèi)側(cè)設(shè)置有加強結(jié)構(gòu)；

所述下層型材上設(shè)置有積水槽。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，操作方便，通過本裝置的作用，可以方便完成質(zhì)量介于2.7t～50t的艦船重型設(shè)備進行水下爆炸沖擊試驗考核的試驗裝置，即標準浮動沖擊平臺。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖。

圖2為圖1的側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明防水骨架的主視圖。

圖4為圖3的A向視圖。

圖5為圖3總沿A-A截面的全剖視圖。

其中：1、上層T型材；2、扶強材腹板；3、中層T型材；4、橫肋板；5、內(nèi)底板；6、扶強材面板；7、舷墻板；8、角鋼；9、外板；10、吊耳；11、積水槽；12、縱隔板；13、外底板；14、防水骨架；15、門；16、加強結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實施例的高強度標準浮動沖擊試驗平臺，包括從上往下依次層疊設(shè)置的上層T型材1、中層T型材3和下層型材，中層T型材3和下層型材的外圍安裝有外板9，下層型材的底部安裝有外底板13；上層T型材1、中層T型材3和下層型材均成四邊形框形結(jié)構(gòu)，上層T型材1的內(nèi)側(cè)四周安裝有舷墻板7，舷墻板7的頂部為角鋼8；中層T型材3的內(nèi)側(cè)四周安裝有扶強材面板6，中層T型材3頂部為扶強材腹板2；下層型材通過間隔設(shè)置的橫肋板4和縱隔板12組成，下層型材的頂部安裝有內(nèi)底板5；還包括安裝有上層T型材1頂部的防水骨架14，防水骨架14通過緊固件與上層T型材1連接。

外板9的外側(cè)設(shè)置有吊耳10。

防水骨架14成拱形結(jié)構(gòu)，位于防水骨架14的一端設(shè)置有門15，位于防水骨架14的頂部內(nèi)側(cè)設(shè)置有加強結(jié)構(gòu)16。

下層型材上設(shè)置有積水槽11。

標準浮動沖擊平臺本體是一艘矩形的雙層平底船，上中下分為三層，最底層為雙層底，雙層底內(nèi)結(jié)構(gòu)用縱橫垂直板交叉加強，中間層外板用“T”型鋼加強，上層外板用變截面“T”型鋼作加強筋，中間層和上層之間有縱向加強扶強材。標準浮動沖擊平臺本體相當于一個艦船設(shè)備的安裝平臺，其結(jié)構(gòu)模擬水面艦船的雙層底局部結(jié)構(gòu)的動力學特性。標準浮動沖擊平臺本體結(jié)構(gòu)三維圖見附圖1。

標準浮動沖擊平臺本體主要是參照美國標準浮動沖擊平臺研制，方案設(shè)計時其總體尺寸和美國標準浮動沖擊平臺總體尺寸相當，結(jié)構(gòu)也基本相當，鋼材板厚也參照美國設(shè)計。后來因考慮到將要在該標準浮動沖擊平臺上對從烏克蘭引進的、總長約10m的LM2500燃氣輪機進行抗沖擊考核，便將長度方向增加5個隔艙，寬度和高度方向不變。最終，標準浮動沖擊平臺本體總體尺寸長寬高分別為11.71m×4.98m×2.78m，設(shè)備安裝的凈空間為11.06m×4.32m,本體質(zhì)量約為47t。

在對建造標準浮動沖擊平臺本體所用鋼板進行選材前，按照標準考核工況(即裝藥量為33kgTNT，藥包中心位于水下7.5m并在通過浮動沖擊平臺幾何中心的與其縱軸相垂直的平面內(nèi)，且藥包中心離平臺近側(cè)的水平距離為6.0m)對其抗爆強度進行了計算校核。在水下爆炸沖擊載荷作用下，標準浮動沖擊平臺本體結(jié)構(gòu)強度是否滿足抗沖擊要求的評估準則為：在沖擊載荷作用下，結(jié)構(gòu)的整體Von Mises應(yīng)力不超過材料的屈服限，局部等效Von Mises應(yīng)力不超過材料的2倍屈服限。通過計算發(fā)現(xiàn)，除端隔板外，外板、外底板、中隔板、內(nèi)底板等部件的區(qū)域應(yīng)力峰值基本都在310MPa以內(nèi)，局部應(yīng)力峰值基本都在600MPa以內(nèi)，而端隔板部件的區(qū)域應(yīng)力峰值在530MPa以內(nèi)，局部應(yīng)力峰值在630MPa以內(nèi)。根據(jù)上述評估準則，除端隔板以外其他部件的鋼材選用屈服極限約為350MPa的16MnC即可。若端隔板也選用16MnC的鋼材，為滿足抗爆強度其部件厚度需大幅增加，則帶來最直接的后果就是標準浮動沖擊平臺本體質(zhì)量將在原有基礎(chǔ)上大幅增加，最終將會導致標準浮動沖擊平臺的沖擊環(huán)境的降低，從而影響裝艦設(shè)備的沖擊考核?？梢钥闯?，標準浮動沖擊平臺的抗爆強度與沖擊環(huán)境是一對矛盾體。為了兼顧長度有所增大的標準浮動沖擊平臺的上述兩方面，對端隔板的鋼材選用平均屈服極限為657MPa的921A船用鋼，同時對標準浮動沖擊平臺的局部設(shè)計進行了優(yōu)化改進，最終既保證了其抗爆強度，又使得沖擊環(huán)境達到裝艦設(shè)備沖擊考核的要求。

在進行標準浮動沖擊平臺水下爆炸試驗考核時，由水下爆炸引起的水花會濺入浮臺內(nèi)部，另外由于天氣環(huán)境的因素，雨水也會進入浮臺內(nèi)部，影響浮臺的使用。因此，研制了防水骨架，附圖2為防水骨架示意圖。防水骨架呈半圓柱形體，總體尺寸長寬分別為11.53m×4.76m，骨架頂部的圓弧半徑為R2.38m，骨架采用3/4”規(guī)格的渡鋅管，總質(zhì)量約為1.35t。由于圓弧半徑較大，渡鋅管在彎曲時不會產(chǎn)生裂紋。考慮到防水骨架要安裝到標準浮動沖擊平臺上，骨架底部四周采用10#角鋼作為安裝面，和浮臺的10#角鋼進行螺栓固定連接。在防水骨架和浮臺安裝面之間加墊一層橡皮，然后用螺栓進行相對位置的固定。

由于在標準浮動沖擊平臺本體上加裝了防水骨架，且防水骨架的重心較高，因此在開展裝艦設(shè)備的沖擊試驗時，此舉無疑會額外增大由于防水骨架受到?jīng)_擊作用而反作用到舷墻板和垂向變截面T型材上的橫向力矩，從而降低它們的局部結(jié)構(gòu)強度。由于舷墻板和垂向變截面T型材的厚度較薄，質(zhì)量較輕，因此為了增大它們的抗爆強度，實際建造時在不影響浮動沖擊平臺沖擊環(huán)境的前提下，通過計算適當?shù)卦龃罅怂鼈兊匿摬暮穸取?/p>

空載時，水線距標準浮動沖擊平臺本體上端面約為1.9m，內(nèi)底距浮臺體上端距離約為1.8m。為了便利人員順利進出浮臺，在浮臺外部和內(nèi)部設(shè)置了扶梯，扶梯均設(shè)置在浮動沖擊平臺艏艉部，舷外和舷內(nèi)扶梯均設(shè)置2個。

為了保證浮動沖擊平臺內(nèi)部不留殘余水，包括由水下爆炸產(chǎn)生的水花和下雨的雨水，浮動沖擊平臺頂部骨架需覆蓋防水蓬布。標準浮動沖擊平臺的防水蓬布為一整塊，縱向尺寸和防水骨架一致。安裝設(shè)備時，為了便于防水骨架的起吊，在防水蓬布上開了兩個孔，并做了相應(yīng)的防水措施。

根據(jù)建造好的標準浮動沖擊平臺，確定如下參數(shù)：總質(zhì)量為50t；空載吃水深度為0.88m；浮心距外底板底面高度為0.44m；重心距外底板底面高度為0.84m。參照MIL-S-901C規(guī)定，要求橫穩(wěn)心高度略大于0.3m，在此條件下計算安裝設(shè)備的最大重心高度，當滿足整體的重心小于穩(wěn)心條件時，浮臺的穩(wěn)定性得以滿足。附圖3為設(shè)備質(zhì)量介于2.7t～50t時，浮臺和安裝設(shè)備的最大重心曲線。當整體重心大于附圖3所示曲線的值時，浮動沖擊平臺不滿足穩(wěn)定性要求，進行試驗時，必須在浮臺兩舷側(cè)懸掛浮筒。

建造好的標準浮動沖擊平臺主要用于裝艦設(shè)備的沖擊試驗考核，標準浮動沖擊平臺在標準工況下的沖擊環(huán)境必須滿足國軍標要求，因此，在建造完成后，對標準浮動沖擊平臺在標準考核工況下的沖擊環(huán)境進行了調(diào)試，并將我國研制的標準浮動沖擊平臺在標準工況試驗時的各向沖擊譜與美國的標準浮動沖擊平臺進行比對，典型的比對圖片見附圖4。通過比對，得出如下主要結(jié)論：

(一)我國浮臺低頻段的譜位移與美國標準浮動沖擊平臺低頻段的譜位移相當；

(二)美國標準浮動沖擊平臺內(nèi)底安裝基礎(chǔ)垂向、橫向及縱向譜速度的對應(yīng)關(guān)系是1:0.45:0.15，而我國浮臺內(nèi)底安裝基礎(chǔ)垂向、橫向及縱向譜速度的對應(yīng)關(guān)系約為1:0.46:0.15，兩者基本一致；

(三)在中頻譜速度段，我國浮臺的垂向、橫向及縱向譜速度均達到了美國考核譜的要求；

(四)標準浮動沖擊平臺可按GJB150.18-86規(guī)定的標準考核工況對質(zhì)量介于2.7t～50t的艦船重型設(shè)備進行水下爆炸沖擊試驗考核。

以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。