[发明专利]一种水下爆炸作用下舰船鞭状运动响应预测方法及系统

摘要

本发明公开了一种水下爆炸冲击波和气泡联合作用下舰船鞭状运动响应预测方法及系统，方法包括步骤：S1、将舰船等效为等截面自由船体梁，由此将对舰船运动响应的预测等效为对自由船体梁运动响应的预测；S2、将水下爆炸作用下自由船体梁载荷压力过程划分为五个时间阶段，采集冲击波压力峰值、气泡脉动阶段负压峰值、气泡第一次脉动压力峰值；S3、求解自由船体梁在水下爆炸五个时间阶段内的运动位移。本发明还提供了实现上述方法的系统。本发明综合考虑冲击波和气泡载荷对舰船总体的冲击作用，将水下爆炸载荷压力简化为五个阶段并计算出舰船在不同阶段的运动位移，从而准确简便地实现中远场爆炸作用下舰船弹性运动或鞭状运动响应的工程预报。

主权项

一种水下爆炸冲击波和气泡联合作用下舰船鞭状运动响应预测方法，其特征在于，所述方法包括步骤：S1、将舰船等效为等截面自由船体梁，由此将对舰船运动响应的预测等效为对自由船体梁运动响应的预测；S2、将水下爆炸作用下自由船体梁载荷压力过程划分为五个时间阶段，采集冲击波压力峰值P_m、气泡脉动阶段负压峰值P_b、气泡第一次脉动压力峰值P_s；所述五个时间阶段为：0≤t＜t₁、t₁≤t＜t₂、t₂≤t＜t₃、t₃≤t＜t₄、t₄≤t＜t₅；其中t₁＝θ，θ为冲击波衰减常数；P₀为炸药处静水压力，P_atm为大气压，c为水中声速，r₀为装药半径，R为爆距；me为装药当量，ρ_w为水的密度，g为重力加速度；$t_5=3290\frac{r_0}{P_0^{0.71}}+t_4;$S3、求解自由船体梁在水下爆炸五个时间阶段内的运动位移w(x,t)：其中，x为自由船体梁任意点处的横坐标值，k₂＝t₂‑t₁，为自由船体梁第一阶固有振形，其中ζ₁为振形幅值，μ₁为梁运动频率参数，l为自由船体梁长度；为五个时间阶段的积分常数，ω₁为自由梁的一阶振形固有频率；φ₁为积分常数，m为考虑附连水质量的单位梁长度质量，p(x)为自由船体梁不同时间阶段压力分布特征函数，对于0≤t＜t₁、t₁≤t＜t₂时间阶段，对于第t₂≤t＜t₃、t₃≤t＜t₄、t₄≤t＜t₅时间阶段，$p\left(x\right)=(1-\frac{2x-l}{l})\·\exp [-8{\left(\frac{2x-l}{l}\right)}^2+4{\left(\frac{2x-l}{l}\right)}^3]+{\left(\frac{2l-2x}{l}\right)}^{1.5}\·\left(\frac{2x-l}{l}\right).$