潜艇肋骨初挠度计算研究.pdf

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1、第41卷第2期2012年04月船海工。程SHIP＆OCEANENGINEERINGV01．41No．2Apr．2012DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2012．02．011潜艇肋骨初挠度计算研究李明(海军驻渤海造船厂军事代表室，辽宁葫芦岛125004)摘要：针对潜艇肋骨初挠度计算时遇到的一些问题，对规范规定的潜艇肋骨初挠度的计算进行分析研究，指出该计算方法必须满足的一些前提条件，提出更直接的初挠度换算方法。通过对算例的比较得到r两种计算方法的误差范围。针对某些对可拆板板缝区测点的初挠度换算的错误算法，提出对可拆板板缝区测点的初挠度计算的两种计算方

2、法。关键词：潜艇；肋骨初挠度；偏差；最小二乘法中图分类号：U661．4；U674．76文献标志码：A文章编号：167l-7953(2012)0243040-04潜艇的耐压船体是保证潜艇和人员安全的关键部件，因而耐压船体的设计与制造受到人们的特别关注与重视。耐压船体的肋骨又是保证耐压船体结构强度与稳定的关键部件。肋骨初挠度对耐压船体结构的稳定性影响很大，故各国对肋骨初挠度都有很严格的控制。一般都不是直接控制肋骨的初挠度的测量值，而对肋骨初挠度的计算值进行控制。我国现行潜艇设计规范(以下简称《规范》)，也是对肋骨初挠度的计算值进行控制。尽管规范对肋骨初挠度的计算规定了一套计算

3、方法，但在实施计算过程中还会遇到一些问题。例如当肋骨的某个测点被液舱或基座遮挡，无法测量需要沿圆周移位时带来的误差会多少?计算出来的拟合圆能否再平移?当可拆板的板缝不在测点上，而该处的变形又比较大时如何计算板缝处的初挠度等。搜索国内研究文献未见相关的报道。本文主要对潜艇肋骨初挠度的换算方法进行研究，研究在测点的间距不等时或增多测点时如何对肋骨初挠度进行正确的换算¨。3f。1规范对肋骨初挠度换算的方法1．1肋骨的实际形状与理想圆的径向偏差《规范》认为在以测量中心为坐标原点的坐标系中，肋骨的实际形状可以用函数R(01)表示，收稿日期：2012—02—10修回日期：2012—0

4、3—01第一作者简介：李明(1971一)，男，硕十，工程师。研究方向：舰艇结构E—mail：Hzx505@hotmail．com与肋骨实际形状最接近的理想圆可用函数风(01)表示。肋骨的实际形状与理想圆的径向差可用函数W(d)表示。如果理想圆的圆心与坐标原点的距离与理想圆的半径相比非常小，则函数尺。(O／)的方程可表示为风(d)=R+asin理+boosOt(1)式中：R——理想圆的半径；o——理想圆的圆心与坐标原点的距离向Y轴的投影值；6——理想圆的圆心与坐标原点的距离向戈轴的投影值；d——某测量点与戈轴的夹角。肋骨的实际形状与理想圆的径向差可表示为W(a)=R(“)一

5、R—asinot—bcos0c(2)1．2与肋骨实际形状最接近的理想圆的确定《规范》队为与肋骨实际形状最接近的理想圆可借助数学上的最小二乘法原理来确定。肋骨实际形状相对于任何一个圆的偏差平方和是不一样的，某一个满足偏差平方和为最小的圆就是与肋骨实际形状最接近的理想圆。由于肋骨圆周上有无数的点，所以要计算每一点的偏差平方和就必须用到积分，用数学公式表示为，2m，2仃F=』)W2(ot)Rdot=月J0W2(a)da(3)由式(2)可见，对一特定的肋骨形状R(Ot)为已知值，待定的变量为R、o及6，对各待定变量求偏导后等于零可得1r21rR=圭JR(d)dⅡ(4)上1TJLl

6、116n=÷∑R(i)sin“i(5)潜艇肋骨初挠度汁算研究——李明b=÷乏：R(i)COSOt；(6)15777-1《规范》采用表格计算法来最后求得肋骨径向偏差，在表格计算中规定了每个测点的正弦与余弦值，故测点的位置是固定的，不能左右移动，否则有些积分就不会为零，有些公共项就不能从积分巾提出，总之会对理想圆的确定产生一些误差，另外如果测点数增加，则计算表格必须作相应修改。在实际使用中会经常遇到增加测点或测点间距不均匀的事件，这时原有的计算表格就不再适用了。2本文对肋骨初挠度换算的方法由于《规范》对肋骨初挠度的换算方法提出的时间较早，那时计算机还没有普及，所以采用表格计算

7、方法，带有一定的限制条件。现在汁算机已大大普及，所以完全可以不用表格计算方法。还是从最小二乘法原理出发，直接计算每一个测点的偏差平方和，再求该平方和最小值。即使每个测点问的距离不相等也无关紧要，也不受测点多少的限制及测量区域的限制。例如可以先设定一个理想圆的圆心位置及理想圆的半径，根据测点的坐标位置及理想圆圆心的坐标位置求出测点到理想圆圆心的距离再减去理想圆的半径就得到该测点的偏差，以此类推可计算出所有测点的偏差平方和。用步长来调整理想圆圆心的位置及半径的大小求该偏差平方和的最小值。即使用最简单的循环语句的算法也用不了多少时间