高强度标准浮动冲击试验平台的制作方法

本发明涉及测试装置和实验装置技术领域，尤其是一种高强度标准浮动冲击试验平台。

背景技术：

目前，海军对舰船设备的抗冲击能力越来越重视，舰船设备的抗冲击能力是舰船战时生命力的一个重要指标，为保证舰船设备的抗冲击能力，装舰设备在上舰之前必须经过冲击试验考核，经冲击试验考核合格后的设备方可安装到舰艇上。我国的GJB150.18-86规定了不同重量等级的舰船设备必须在不同的试验装置上进行冲击试验考核。该标准要求，对于轻型设备(质量小于200kg)在轻型冲击机上进行考核，对于中型设备(质量介于0.12t～2.7t)在强碰撞中型冲击机上进行考核，对于重型设备(质量介于2.7t～27t)在标准浮动冲击平台上进行考核。

到目前为止，我国已建成了考核轻量级设备和中量级设备的试验装置，分别为轻型冲击机和强碰撞中型冲击机，能够按照GJB150.18-86的要求考核质量2.7t以下的装舰设备，并在多年使用过程中对我国装舰设备的发展做出了较大的贡献。但由于缺乏GJB150.18-86所规定的考核大型装舰设备的试验装置，质量大于2.7t的设备在我国无法进行试验考核。

鉴于上述现状，为了加快我国舰船设备的抗冲击研究步伐，研制标准浮动冲击平台，用于考核舰船重型设备。该标准浮动冲击平台能够解决国内长期没有重型舰船设备考核试验用的标准装置，为进一步提高我国装舰设备的抗冲击能力提供保障措施，促进国内舰船设备抗冲击领域的发展水平。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的高强度标准浮动冲击试验平台，从而对质量介于2.7t～50t的舰船重型设备进行水下爆炸冲击试验考核的试验装置，即标准浮动冲击平台，主要包括本体结构和防水骨架。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高强度标准浮动冲击试验平台，包括从上往下依次层叠设置的上层T型材、中层T型材和下层型材，所述中层T型材和下层型材的外围安装有外板，所述下层型材的底部安装有外底板；所述上层T型材、中层T型材和下层型材均成四边形框形结构，所述上层T型材的内侧四周安装有舷墙板，所述舷墙板的顶部为角钢；所述中层T型材的内侧四周安装有扶强材面板，所述中层T型材顶部为扶强材腹板；所述下层型材通过间隔设置的横肋板和纵隔板组成，所述下层型材的顶部安装有内底板；还包括安装有上层T型材顶部的防水骨架，所述防水骨架通过紧固件与上层T型材连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述外板的外侧设置有吊耳；

所述防水骨架成拱形结构，位于防水骨架的一端设置有门，位于防水骨架的顶部内侧设置有加强结构；

所述下层型材上设置有积水槽。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过本装置的作用，可以方便完成质量介于2.7t～50t的舰船重型设备进行水下爆炸冲击试验考核的试验装置，即标准浮动冲击平台。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的侧视图。

图3为本发明防水骨架的主视图。

图4为图3的A向视图。

图5为图3总沿A-A截面的全剖视图。

其中：1、上层T型材；2、扶强材腹板；3、中层T型材；4、横肋板；5、内底板；6、扶强材面板；7、舷墙板；8、角钢；9、外板；10、吊耳；11、积水槽；12、纵隔板；13、外底板；14、防水骨架；15、门；16、加强结构。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的高强度标准浮动冲击试验平台，包括从上往下依次层叠设置的上层T型材1、中层T型材3和下层型材，中层T型材3和下层型材的外围安装有外板9，下层型材的底部安装有外底板13；上层T型材1、中层T型材3和下层型材均成四边形框形结构，上层T型材1的内侧四周安装有舷墙板7，舷墙板7的顶部为角钢8；中层T型材3的内侧四周安装有扶强材面板6，中层T型材3顶部为扶强材腹板2；下层型材通过间隔设置的横肋板4和纵隔板12组成，下层型材的顶部安装有内底板5；还包括安装有上层T型材1顶部的防水骨架14，防水骨架14通过紧固件与上层T型材1连接。

外板9的外侧设置有吊耳10。

防水骨架14成拱形结构，位于防水骨架14的一端设置有门15，位于防水骨架14的顶部内侧设置有加强结构16。

下层型材上设置有积水槽11。

标准浮动冲击平台本体是一艘矩形的双层平底船，上中下分为三层，最底层为双层底，双层底内结构用纵横垂直板交叉加强，中间层外板用“T”型钢加强，上层外板用变截面“T”型钢作加强筋，中间层和上层之间有纵向加强扶强材。标准浮动冲击平台本体相当于一个舰船设备的安装平台，其结构模拟水面舰船的双层底局部结构的动力学特性。标准浮动冲击平台本体结构三维图见附图1。

标准浮动冲击平台本体主要是参照美国标准浮动冲击平台研制，方案设计时其总体尺寸和美国标准浮动冲击平台总体尺寸相当，结构也基本相当，钢材板厚也参照美国设计。后来因考虑到将要在该标准浮动冲击平台上对从乌克兰引进的、总长约10m的LM2500燃气轮机进行抗冲击考核，便将长度方向增加5个隔舱，宽度和高度方向不变。最终，标准浮动冲击平台本体总体尺寸长宽高分别为11.71m×4.98m×2.78m，设备安装的净空间为11.06m×4.32m,本体质量约为47t。

在对建造标准浮动冲击平台本体所用钢板进行选材前，按照标准考核工况(即装药量为33kgTNT，药包中心位于水下7.5m并在通过浮动冲击平台几何中心的与其纵轴相垂直的平面内，且药包中心离平台近侧的水平距离为6.0m)对其抗爆强度进行了计算校核。在水下爆炸冲击载荷作用下，标准浮动冲击平台本体结构强度是否满足抗冲击要求的评估准则为：在冲击载荷作用下，结构的整体Von Mises应力不超过材料的屈服限，局部等效Von Mises应力不超过材料的2倍屈服限。通过计算发现，除端隔板外，外板、外底板、中隔板、内底板等部件的区域应力峰值基本都在310MPa以内，局部应力峰值基本都在600MPa以内，而端隔板部件的区域应力峰值在530MPa以内，局部应力峰值在630MPa以内。根据上述评估准则，除端隔板以外其他部件的钢材选用屈服极限约为350MPa的16MnC即可。若端隔板也选用16MnC的钢材，为满足抗爆强度其部件厚度需大幅增加，则带来最直接的后果就是标准浮动冲击平台本体质量将在原有基础上大幅增加，最终将会导致标准浮动冲击平台的冲击环境的降低，从而影响装舰设备的冲击考核。可以看出，标准浮动冲击平台的抗爆强度与冲击环境是一对矛盾体。为了兼顾长度有所增大的标准浮动冲击平台的上述两方面，对端隔板的钢材选用平均屈服极限为657MPa的921A船用钢，同时对标准浮动冲击平台的局部设计进行了优化改进，最终既保证了其抗爆强度，又使得冲击环境达到装舰设备冲击考核的要求。

在进行标准浮动冲击平台水下爆炸试验考核时，由水下爆炸引起的水花会溅入浮台内部，另外由于天气环境的因素，雨水也会进入浮台内部，影响浮台的使用。因此，研制了防水骨架，附图2为防水骨架示意图。防水骨架呈半圆柱形体，总体尺寸长宽分别为11.53m×4.76m，骨架顶部的圆弧半径为R2.38m，骨架采用3/4”规格的渡锌管，总质量约为1.35t。由于圆弧半径较大，渡锌管在弯曲时不会产生裂纹。考虑到防水骨架要安装到标准浮动冲击平台上，骨架底部四周采用10#角钢作为安装面，和浮台的10#角钢进行螺栓固定连接。在防水骨架和浮台安装面之间加垫一层橡皮，然后用螺栓进行相对位置的固定。

由于在标准浮动冲击平台本体上加装了防水骨架，且防水骨架的重心较高，因此在开展装舰设备的冲击试验时，此举无疑会额外增大由于防水骨架受到冲击作用而反作用到舷墙板和垂向变截面T型材上的横向力矩，从而降低它们的局部结构强度。由于舷墙板和垂向变截面T型材的厚度较薄，质量较轻，因此为了增大它们的抗爆强度，实际建造时在不影响浮动冲击平台冲击环境的前提下，通过计算适当地增大了它们的钢材厚度。

空载时，水线距标准浮动冲击平台本体上端面约为1.9m，内底距浮台体上端距离约为1.8m。为了便利人员顺利进出浮台，在浮台外部和内部设置了扶梯，扶梯均设置在浮动冲击平台艏艉部，舷外和舷内扶梯均设置2个。

为了保证浮动冲击平台内部不留残余水，包括由水下爆炸产生的水花和下雨的雨水，浮动冲击平台顶部骨架需覆盖防水蓬布。标准浮动冲击平台的防水蓬布为一整块，纵向尺寸和防水骨架一致。安装设备时，为了便于防水骨架的起吊，在防水蓬布上开了两个孔，并做了相应的防水措施。

根据建造好的标准浮动冲击平台，确定如下参数：总质量为50t；空载吃水深度为0.88m；浮心距外底板底面高度为0.44m；重心距外底板底面高度为0.84m。参照MIL-S-901C规定，要求横稳心高度略大于0.3m，在此条件下计算安装设备的最大重心高度，当满足整体的重心小于稳心条件时，浮台的稳定性得以满足。附图3为设备质量介于2.7t～50t时，浮台和安装设备的最大重心曲线。当整体重心大于附图3所示曲线的值时，浮动冲击平台不满足稳定性要求，进行试验时，必须在浮台两舷侧悬挂浮筒。

建造好的标准浮动冲击平台主要用于装舰设备的冲击试验考核，标准浮动冲击平台在标准工况下的冲击环境必须满足国军标要求，因此，在建造完成后，对标准浮动冲击平台在标准考核工况下的冲击环境进行了调试，并将我国研制的标准浮动冲击平台在标准工况试验时的各向冲击谱与美国的标准浮动冲击平台进行比对，典型的比对图片见附图4。通过比对，得出如下主要结论：

(一)我国浮台低频段的谱位移与美国标准浮动冲击平台低频段的谱位移相当；

(二)美国标准浮动冲击平台内底安装基础垂向、横向及纵向谱速度的对应关系是1:0.45:0.15，而我国浮台内底安装基础垂向、横向及纵向谱速度的对应关系约为1:0.46:0.15，两者基本一致；

(三)在中频谱速度段，我国浮台的垂向、横向及纵向谱速度均达到了美国考核谱的要求；

(四)标准浮动冲击平台可按GJB150.18-86规定的标准考核工况对质量介于2.7t～50t的舰船重型设备进行水下爆炸冲击试验考核。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。