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空投水雷入水过程承受着极其巨大的冲击载荷,载荷脉冲会导致水雷结构发生强度破坏,有时候也会导致内部器件失灵,这是水雷武器设计中不可忽视的问题。研究水雷冲击入水过程中的载荷,对水雷武器系统的研发和提高其可靠性有重要的意义。
本文采用入水过程运动模型计算水雷入水载荷,同时引入流体和固体的相互作用,建立流体和固体相互作用的耦合方程,并采用数值的方法进行理论分析。水雷落入水中的瞬间,头部壳体将会受到流体的压力,同时,由于水雷的侵水,流体将产生一个速度势,并对水雷头部壳体的变形产生影响。流体和固体相互作用,就构成了入水的冲击耦合问题,计算和估计这种相互耦合作用的大小可以准确预报结构强度、过载破坏。计算了不同状态下的垂直入水载荷。为了确定水雷入水这一过程是否会发生强度或加速度过载破坏,首先必须确定水雷进入水面的过程中所承受的流体冲击压力。采用了MATLAB软件,对流一固耦合方程进行了编程求解,以求出水雷壳体头部沾湿表面结点在考虑耦合作用情况下压力载荷随时间的变化。
本文用理论分析求解水雷冲击入水时的载荷,对提高水雷武器的可靠性及入水缓冲限载部件的设计有着现实指导意义。文中对缓冲元件提出了质量要求和结构形式要求,提出了入水缓冲保护头帽的原理性方案。