沈中祥，劉寅東，鄭婷婷

(1. 大連海事大學(xué) 交通運(yùn)輸裝備與海洋工程學(xué)院，遼寧 大連 214082；2. 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司，北京 100097)

艦艇管路系統(tǒng)抗沖擊設(shè)計(jì)及性能分析

沈中祥1，劉寅東1，鄭婷婷2

(1. 大連海事大學(xué) 交通運(yùn)輸裝備與海洋工程學(xué)院，遼寧 大連 214082；2. 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司，北京 100097)

針對(duì)艦艇管路系統(tǒng)傳統(tǒng)抗沖擊元器件的缺陷與不足，設(shè)計(jì)了新型的抗沖擊元器件，從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了普通元器件的約束方式，利用新型材料和新型彈性元件增強(qiáng)了抗沖擊效果。同時(shí)對(duì)艦艇管路系統(tǒng)進(jìn)行抗沖擊性能分析，結(jié)果表明新型抗沖擊元器件對(duì)管路起到正常的約束和固定作用，在沖擊載荷作用下，能夠增強(qiáng)管路橫向、垂向的抗沖擊性能，有效降低套管及其約束管路處的應(yīng)力，保護(hù)管路系統(tǒng)因局部應(yīng)力過大而出現(xiàn)破損，可及時(shí)限制管路產(chǎn)生大的位移，保護(hù)管路不至于有較大的變形，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和適用性。

艦艇；管路系統(tǒng)；可調(diào)節(jié)；抗沖擊

0 引 言

艦艇管路系統(tǒng)作為艦艇的重要組成部分，主要用于輸送各種流體介質(zhì)及其附屬部件，監(jiān)測(cè)儀器，泵和閥門。在正常工作環(huán)境下，管路的支撐結(jié)構(gòu)可以滿足其工作過程中固有的靜應(yīng)力與熱變形要求，但是，除去剛性吊架等，大部分安裝于管路的彈簧抗沖擊裝置會(huì)偶然的爆炸、碰撞等強(qiáng)烈沖擊載荷，而發(fā)生大變形和破損，嚴(yán)重影響艦艇的安全服役。因此，針對(duì)艦艇管路系統(tǒng)的薄弱部位進(jìn)行抗沖擊設(shè)計(jì)顯得尤為重要[1]。

1 艦艇管路系統(tǒng)抗沖擊評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.1 艦艇沖擊環(huán)境

一般而言，艦船的沖擊源有3種：1）接觸性爆炸，如遭受導(dǎo)彈、激光炸彈直接攻擊，造成艦船及設(shè)備的損傷；2）水中非接觸性爆炸，如受聲吶水雷爆炸的沖擊，主要破壞艦載設(shè)備；3）自身武器發(fā)射時(shí)反沖力造成的沖擊，也會(huì)影響到艦載設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。艦船沖擊環(huán)境的特征可以描述為：在相當(dāng)?shù)模ê蛷椥灾С邢到y(tǒng)固有振動(dòng)周期相比）時(shí)間內(nèi)，作用在系統(tǒng)上某一個(gè)突然的撓動(dòng)，即沖擊，這個(gè)撓動(dòng)可以是力，也可以是運(yùn)動(dòng)（位移、速度、加速度）。

沖擊的特點(diǎn)一般有4種：1）沖擊作用時(shí)，動(dòng)能傳遞時(shí)間極短；2）沖擊作用時(shí)，其系統(tǒng)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)為瞬態(tài)的，但是振動(dòng)卻是穩(wěn)態(tài)的；3）沖擊作用下，系統(tǒng)的固有頻率與沖擊作持續(xù)時(shí)間決定著系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)；4）系統(tǒng)對(duì)沖擊作用的響應(yīng)（如位移，加速度或速度）在沖擊作用持續(xù)時(shí)間內(nèi)稱為初始響應(yīng)，作用結(jié)束后稱殘余響應(yīng)。

1.2 艦艇管路系統(tǒng)沖擊評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

鑒于不能準(zhǔn)確確定艦船在戰(zhàn)斗環(huán)境中可能遇到的沖擊環(huán)境，因此世界上大多數(shù)國(guó)家使用沖擊試驗(yàn)方法來模擬。美國(guó)軍標(biāo)明確規(guī)定：設(shè)備通過沖擊試驗(yàn)即滿足沖擊環(huán)境要求，對(duì)于不能用沖擊試驗(yàn)校核的設(shè)備可以由理論分析來完成。我國(guó)在 1986 年和 1991 年先后建立了沖擊軍用標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)艦船管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程提出抗沖擊性要求，但本標(biāo)準(zhǔn)也參考了美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容。設(shè)備在水下爆炸條件下的基礎(chǔ)輸入即結(jié)構(gòu)設(shè)備的沖擊環(huán)境，根據(jù)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)《艦船環(huán)境條件要求-機(jī)械環(huán)境》（GJB1060.1-91）的規(guī)定，計(jì)算出艦艇管路抗沖擊校核的沖擊輸入環(huán)境。目前主要以沖擊譜為基礎(chǔ)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗沖擊的時(shí)域模擬，將艦艇管路的垂向、縱向和橫向的沖擊譜進(jìn)行時(shí)域轉(zhuǎn)化，給出結(jié)構(gòu)的沖擊輸入環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)規(guī)范將計(jì)算出的結(jié)構(gòu)在沖擊載荷下的位移、速度、加速度與軍標(biāo)規(guī)定的安全衡準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而判定艦艇管路系統(tǒng)及其抗沖擊設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

分別對(duì)2輛貨車在1127軸型下的通行記錄進(jìn)行整理并作可視化處理，可得到對(duì)比曲線見圖3。由圖3可知:正常軸型貨車(車牌為PF5168)的軸重載荷曲線與參考曲線基本上一致；當(dāng)疑似假軸貨車(車牌為CR2721)被判定為1127軸型車輛時(shí)，其軸重載荷曲線與參考曲線差別較大，很容易判別出該貨車與正常的1127軸型貨車不同，稽查人員可以此為參考，對(duì)該貨車進(jìn)行攔截和查驗(yàn)，核實(shí)后依法進(jìn)行處理。由此可證明,將軸重載荷曲線作為疑似假軸車輛的判別曲線具有一定的參考價(jià)值。

潛艇用的設(shè)計(jì)值列于表 2，表中最大設(shè)計(jì)加速度Aa、最大設(shè)計(jì)速度 Va按下列公式計(jì)算：

對(duì)于船體和外板安裝部位

當(dāng)艦船各類設(shè)備正常工作時(shí)，管路系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，管卡主體即時(shí)反應(yīng)，并將沖擊傳遞至彈性材料層，彈性材料層中的彈簧隔振器和隔振墊吸收部分沖擊能量，且處于管卡最外層的金屬夾圈也起到抗沖擊的作用。同時(shí)，彈性材料層外的穿孔板體和空腔層組成的微穿孔板層抑制了管路沖擊振動(dòng)。從而使管路系統(tǒng)和船體結(jié)構(gòu)的沖擊振動(dòng)降低到最低限度，達(dá)到較好的抗沖擊效果。本裝置使用時(shí)，通過旋擰調(diào)節(jié)螺栓即可針對(duì)管道的高度，或者是管道與船體之間的距離，進(jìn)行調(diào)節(jié)，適用于不同高度的管路。且調(diào)節(jié)螺栓通過球體部和球形卡槽活動(dòng)連接，當(dāng)管路或船體發(fā)生沖擊振動(dòng)時(shí)，避免了吊架和管道連接部位發(fā)生損毀變形的情況。

從“十二五”期間國(guó)際油價(jià)大幅下跌以來，石油勘探開發(fā)板塊整體效益大幅下滑，低效益、負(fù)效益成為石油開發(fā)近年的“熱詞”。如何實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展，是全球各大石油公司面臨的巨大挑戰(zhàn)。同時(shí)受低油價(jià)影響，科技研發(fā)投入降低，世界范圍內(nèi)除美國(guó)頁巖油外，近年來油田開發(fā)技術(shù)，尤其是老油田提高采收率技術(shù)沒有大的突破與創(chuàng)新。大港油田作為一個(gè)開發(fā)五十余年的老油田，面臨的形勢(shì)更加嚴(yán)峻。

表1 水面艦船用的設(shè)計(jì)值[1]Tab. 1 Design value of surface warship

可調(diào)節(jié)的艦船管路抗沖擊裝置的基本設(shè)計(jì)和原理如圖1～圖2所示。圖 1 為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖 2為該裝置的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。如圖 1 所示，該裝置包括柔性面板 1（橡膠材料或聚氨酯類材料）、基座主體 2（復(fù)合材料層合板或者碳纖維材料）和固定板 6；基座主體 2 為┴┴型，柔性面板 1 粘合在該凹槽 15 的3個(gè)內(nèi)表面，并且與管道 16 形成3個(gè)線接觸。凹槽 15 的2個(gè)相對(duì)的外側(cè)面與固定板 6 之間設(shè)置有水平圓柱螺旋線性彈簧，該彈簧一端連接在基座主體 2 的外壁上，另一端連接在固定板 6 的內(nèi)壁上，使用上螺栓 3 和上螺母 11 通過設(shè)置在凹槽 15 兩個(gè)外側(cè)面上的螺孔 14 固定連接固定板 6。螺孔 14 的深度大于螺栓 3（不銹鋼材料）伸入螺孔部分的長(zhǎng)度，以便在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)上螺栓 3?；黧w 2 的底面和固定底板 9 之間設(shè)置有垂向的液壓彈簧，固定底板 9 使用下螺栓 8（中碳合金鋼材質(zhì)）和下螺母 10 與基座主體 2 固定連接。下螺栓 8 穿過基座主體 2 和固定底板 9 并有余量，使得下螺栓 8 調(diào)節(jié)控制垂向液壓彈簧的強(qiáng)度。可升降的底座7 為┴型，其上端連接在固定底板 9 上，下端面設(shè)置有與船體連接的連接裝置 13，通過連接裝置 13 將基座連接于船體；連接裝置 13 是螺栓連接。

式中： A0為設(shè)計(jì)加速度；V0為設(shè)計(jì)速度；ma為模態(tài)質(zhì)量，

2.1 一種可調(diào)節(jié)的艦船管路抗沖擊裝置

水面艦船用的設(shè)計(jì)值列于表 1，其中最大設(shè)計(jì)加速度 Aa、最大設(shè)計(jì)速度 Va按下列公式計(jì)算：

管路系統(tǒng)在給定沖擊方向上的沖擊設(shè)計(jì)加速度則取 Vaωa與 Aa中的最小值，其單位為 m/s2。ωa為固有圓頻率。

2 艦艇管路系統(tǒng)抗沖擊元器件設(shè)計(jì)

目前管路系統(tǒng)抗沖擊設(shè)計(jì)指南、抗沖擊元器件與基座、管卡、套環(huán)的設(shè)計(jì)及其布置、管路系統(tǒng)沖擊試驗(yàn)等可供參考的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)甚少。本文通過分析總結(jié)實(shí)際船用典型管路系統(tǒng)中常見的連接方式、抗沖擊方法以及支撐類型等相關(guān)的設(shè)計(jì)安裝因素，參考了相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)這些因素的研究與總結(jié)[3–17]，設(shè)計(jì)以下3種新型的艦船管路系統(tǒng)抗沖擊元器件：第1種為可調(diào)節(jié)的艦船管路抗沖擊裝置，第2種為可調(diào)節(jié)的艦船管路抗沖擊套環(huán)裝置，第3種為可調(diào)節(jié)艦船管路抗沖擊管卡裝置。

表2 潛艇用的設(shè)計(jì)值[1]Tab. 2 Design value of Submarine

式中： Mi為第 i 質(zhì)量點(diǎn)的質(zhì)量；Xia為第 i 點(diǎn)質(zhì)量點(diǎn)的a 階振型量。

[例 3]“Integrity,”he says,with an owlish look,scratching at his crotch,“is a red rag to the bull of Mammon,or,to put it another way,integrity is the poor man’s codpiece.”（1972：387）

對(duì)于甲板安裝部位

2.2 一種可調(diào)節(jié)的艦船管路抗沖擊套環(huán)裝置

該裝置在正常工作狀態(tài)管路系統(tǒng)未受沖擊作用情況下，管路系統(tǒng)正常的固定和約束由基座主體完成。當(dāng)管路系統(tǒng)受到垂向沖擊時(shí)，垂向彈簧開始起作用，減小基座垂向位移及應(yīng)力。當(dāng)管路系統(tǒng)受到橫向沖擊時(shí)，水平圓柱螺旋線性彈簧開始起作用，減小基座的橫向位移及應(yīng)力。當(dāng)船體及管路系統(tǒng)遭受劇烈沖擊載荷時(shí)，船體將載荷傳遞給基座主體，安置于基座內(nèi)部的彈簧裝置將起到抗沖擊的作用，從而使得管路可以及時(shí)限制管路產(chǎn)生大的位移，大大降低了管路較大變形的風(fēng)險(xiǎn)。

2006年，習(xí)近平總書記對(duì)“綠水青山就是金山銀山理念”進(jìn)行了精彩的論述：“在實(shí)踐中對(duì)綠水青山和金山銀山這‘兩座山’之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)經(jīng)過了三個(gè)階段：第一個(gè)階段是用綠水青山去換金山銀山，不考慮或者很少考慮環(huán)境的承載能力，一味索取資源。第二個(gè)階段是既要金山銀山，但是也要保住綠水青山，這時(shí)候經(jīng)濟(jì)發(fā)展和資源匱乏、環(huán)境惡化之間的矛盾開始凸顯出來，人們意識(shí)到環(huán)境是我們生存發(fā)展的根本，要留得青山在，才能有柴燒。第三個(gè)階段是認(rèn)識(shí)到綠水青山可以源源不斷地帶來金山銀山，綠水青山本身就是金山銀山，我們種的常青樹就是搖錢樹，生態(tài)優(yōu)勢(shì)變成經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，形成了渾然一體、和諧統(tǒng)一的關(guān)系，這一階段是一種更高的境界?！盵2]

在美國(guó)和日本披露環(huán)境會(huì)計(jì)信息的過程中，國(guó)家環(huán)保部門充分發(fā)揮了政府職能部門的作用。我們國(guó)家必須加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法。主要有兩種手段：一是以立法形式使用法律手段，對(duì)企業(yè)污染物的處理和排放實(shí)行強(qiáng)制性管制，并處以同等的行政處罰和刑事處罰；其次，它使用經(jīng)濟(jì)手段來使用補(bǔ)貼和補(bǔ)貼。稅收，費(fèi)用和排放交易系統(tǒng)形成對(duì)企業(yè)污染物處置的間接控制。通過加強(qiáng)環(huán)境執(zhí)法和處罰，企業(yè)不得不承認(rèn)環(huán)境問題給企業(yè)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，讓更多的企業(yè)關(guān)注環(huán)保，接受綠色管理的理念，引導(dǎo)企業(yè)自覺履行環(huán)境保護(hù)和責(zé)任環(huán)境會(huì)計(jì)信息披露。

可調(diào)節(jié)的艦船管路抗沖擊套環(huán)裝置的基本設(shè)計(jì)和原理如圖3～圖4所示，圖 3 為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖 4 為該裝置的裝置的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。圖 3中，第一調(diào)節(jié)圓環(huán) 1（氯丁膠材料）的外圍設(shè)有第二圓環(huán) 2（碳纖維材料或聚氨酯類材料），圈壁上均布有若干螺孔，每個(gè)螺孔均配置有對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)螺栓 5 和螺母 6。第二圓環(huán) 2 設(shè)置為夾層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)層和外層均使用合金鋼材質(zhì)制成，內(nèi)層和外層之間填充聚氨酯泡沫塑料，能夠緩和沖擊、減弱振蕩和降低應(yīng)力幅值。第二圓環(huán) 2 的內(nèi)層表面和外層表面可進(jìn)一步包裹柔性材料。調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)節(jié)把手 9、主螺栓 8、墊圈 4（橡膠或聚氨酯類）和固定板 7（碳合金鋼）組成。第一調(diào)節(jié)圓環(huán) 1的環(huán)體包覆管路一周后，其端部在管路頂部并不閉合，而是留有余量，向上收攏，余量環(huán)體上部與固定板 7 連接，并通過膠黏劑膠結(jié)固定。當(dāng)管路直徑較大時(shí)，一手固定主螺栓 8 頂端，使主螺栓 8 整體不動(dòng)，一手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)把手 9，使調(diào)節(jié)把手 9 在主螺栓的螺桿上向上移動(dòng)，按住主螺栓 8 頂部垂直向下施力，直至調(diào)節(jié)把手 9 壓在與第二圓環(huán) 2 頂部的墊圈 4上，最后根據(jù)第一調(diào)節(jié)圓環(huán) 1 與管路的適配程度用調(diào)節(jié)螺栓 5 進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。而當(dāng)管路直徑較小時(shí)，反之來達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)一步的，第一調(diào)節(jié)圓環(huán) 1 在其底面和左右兩側(cè)各設(shè)有一磁性元器件 3，第二圓環(huán) 2 在其內(nèi)側(cè)面對(duì)應(yīng)的位置亦設(shè)有磁性元器件，用同極斥力達(dá)到減緩沖擊的效果。

在沒有沖擊載荷作用時(shí)，管路系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，管路系統(tǒng)正常的約束和固定由套管主體完成。由于磁性元器件設(shè)置在管路的3個(gè)面上，且壓縮彈簧也有一定的抗沖擊性，所以可以有效減小套管的橫向和垂向的位移及應(yīng)力。當(dāng)船體及管路系統(tǒng)受到強(qiáng)沖擊作用時(shí)，磁性元件會(huì)相互靠近，由于同極相斥，從而及時(shí)避免管路產(chǎn)生較大的位移，保護(hù)管道不至于有較大的變形，同時(shí)仍可以對(duì)管路起到彈性的約束和固定作用。

2.3 一種可調(diào)節(jié)艦船管路抗沖擊管卡裝置

可調(diào)節(jié)艦船管路抗沖擊管卡裝置的基本設(shè)計(jì)和原理如圖5～圖6所示，圖 5 為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖 6為該裝置的裝置的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀D中管卡裝置包括一組相對(duì)卡固在管道外圍的半圓環(huán)金屬夾圈 6，并通過螺栓 7 和螺母 8 將相對(duì)的彎折接耳鎖緊固定連接，使兩半圓環(huán)金屬夾圈 6 將抑制管路沖擊的夾層結(jié)構(gòu)夾緊固定在管道 1 外壁上。調(diào)節(jié)螺栓的左右兩側(cè)各設(shè)有一卡槽軌道 9，頂部通過隔振器 10 與基板彈性連接。金屬夾圈 6 的彎折接耳卡在對(duì)應(yīng)側(cè)的卡槽軌道 9 的豎向凹槽內(nèi)，為防止因操作失誤，使管卡彎折接耳從卡槽軌道 9 內(nèi)脫離，卡槽軌道至少豎向凹槽的側(cè)板可采用磁性材料制成，其他部位可采用金屬材料。對(duì)應(yīng)的，金屬夾圈 6 為能被磁性吸引的金屬材料制成，使金屬夾圈 6 的彎折接耳被吸附在卡槽軌道凹槽內(nèi)，上下移動(dòng)。彈性材料層由彈簧隔振器 2 或隔振墊 3 中的一種或多種構(gòu)成，彈簧隔振器 2 或隔振墊 3 布置在管道 1的外壁上。微穿孔板層包括具有多個(gè)內(nèi)外貫通微孔的穿孔板體 4 和空腔層 5，金屬夾圈 6 卡固在構(gòu)成空腔層 5 的腔壁殼體上。穿孔板體 4 上的微孔的直徑不大于 1 mm。穿孔板體的穿孔率一般控制在 0.5%～5%，設(shè)孔間距為 b，孔徑為 d，則穿孔板體 4 的穿孔率 q 控制在 0.5%～5%。穿孔板體 4 的板厚設(shè)置為 3～5 mm 以內(nèi)。將鋁合金板合圍后，制成微穿孔板層，通過金屬夾圈 6 夾緊固定即可。而空腔層 5 的厚度一般在 30～200 mm。具體可根據(jù)管路工藝實(shí)施情況選用。

不同階層、不同群體的道德體系，都必須符合社會(huì)的制度本質(zhì)，符合整個(gè)社會(huì)的主流價(jià)值。因此，鄉(xiāng)村倫理道德體系建設(shè)也要遵循這種規(guī)律性要求。中國(guó)特色社會(huì)主義主流價(jià)值觀的確立，應(yīng)考慮到中國(guó)特色社會(huì)主義制度和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求，要有利于解放和發(fā)展生產(chǎn)力特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，要有利于基層民主法制的進(jìn)步和完善，要有利于實(shí)現(xiàn)廣大基層農(nóng)業(yè)人口的現(xiàn)實(shí)利益。同時(shí)，鄉(xiāng)村倫理道德體系建設(shè)的重要指向是破除小農(nóng)經(jīng)濟(jì)觀念，肅清宗法制度的不良影響。

3 艦艇管路系統(tǒng)抗沖擊性能分析

設(shè)備在水下爆炸條件下的基礎(chǔ)輸入即結(jié)構(gòu)設(shè)備的沖擊環(huán)境。把沖擊輸入信號(hào)在頻域內(nèi)表示，基礎(chǔ)的位移激勵(lì)在低頻段是主要的；速度激勵(lì)在中頻段是主要的；加速度激勵(lì)在高頻段是主要的。圖 7 所示四維坐標(biāo)系下的三折線譜通常作為系統(tǒng)的沖擊輸入譜，縱坐標(biāo)用譜速度表示，橫坐標(biāo)用頻率表示，與橫坐標(biāo)成 45°的坐標(biāo)系表示相對(duì)譜位移，與橫坐標(biāo)成 135° 的坐標(biāo)系表示譜加速度[2]。

本文通過總結(jié)管路系統(tǒng)中常見的抗沖擊方式、連接方式及支撐方式等設(shè)計(jì)安裝因素，建立艦艇管路系統(tǒng)計(jì)算模型，計(jì)算其在沖擊輸入下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，比較其抗沖擊性能。

本文設(shè)計(jì)的艦艇管路抗沖擊元器件的性能校核參照美國(guó)海軍 MIL2S2901 系列規(guī)范和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)《艦船環(huán)境條件要求-機(jī)械環(huán)境》（GJB1060.1-91）。鑒于管路系統(tǒng)為 A 級(jí)抗沖擊等級(jí)，因此本文按彈性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校核。基于規(guī)范計(jì)算得到管路系統(tǒng)在船體部位、甲板部位、外板部位各個(gè)方向的最大設(shè)計(jì)加速度與最大設(shè)計(jì)速度，將最大譜加速度為 120 g 的沖擊轉(zhuǎn)化為時(shí)域輸入，對(duì)管路系統(tǒng)分別從垂向、橫向與縱向3個(gè)方向進(jìn)行沖擊，以及在同一方向（垂向）不同沖擊載荷下，分別計(jì)算分析得到2種管路結(jié)構(gòu)的最大位移和合成應(yīng)力幅值。

表3 與圖 8 分別為安裝普通管卡裝置的管路以及安裝抗沖擊管卡裝置的管路分別在3個(gè)自由度方向沖擊下最大位移及最大合成應(yīng)力。

但同時(shí)我們也能明顯的看到寧肯本人的情感傾向。介于題材和敘述對(duì)象的特殊性，書中數(shù)十位主要角色作者都報(bào)以肯定與贊賞的心態(tài)，作者的主觀傾向顯露無疑。整部作品本身即是對(duì)中關(guān)村歷史發(fā)展的一個(gè)回顧，他所書寫的皆是在中國(guó)科技發(fā)展史上至關(guān)重要的大人物，這一主題要求他自己首先必須要有正面贊揚(yáng)的傾向性。故這一打破客觀性、紀(jì)實(shí)性的情感傾向，是《中關(guān)村筆記》的特點(diǎn)，也是它的遺憾。

安裝普通管卡裝置的管路及安裝抗沖擊管卡裝置的管路在同一自由度不同沖擊載荷下最大位移及最大合成應(yīng)力對(duì)比如表 4 與圖 9 所示。

計(jì)算結(jié)果表明：在3個(gè)不同自由度和3個(gè)不同沖擊載荷下，安裝抗沖擊管卡裝置與普通管卡裝置的管路系統(tǒng)，其最大合成應(yīng)力與最大位移幅值變化明顯，在強(qiáng)烈沖擊載荷下，抵抗垂向及橫向沖擊載荷性能尤為明顯的為安裝抗沖擊管卡裝置的管路系統(tǒng)，其有效地避免了在強(qiáng)沖擊載荷下管路系統(tǒng)關(guān)鍵連接部位的斷裂風(fēng)險(xiǎn)；在縱向沖擊載荷下，抗沖擊管卡裝置能夠起到很好的固定和約束作用，有效的降低了管路系統(tǒng)連接部位的應(yīng)力幅值及變形量。

分析表明：17個(gè)真核微生物OTU可在各階段（T0—T5）曲塊樣品中檢測(cè)到。T0期特有OTU數(shù)目為3個(gè)；T1、T2、T5期曲塊特有OTU數(shù)目分別為1個(gè)、2個(gè)和2個(gè)；在T3、T4期曲塊中，無特有OTU，在制曲各階段中尤為特殊（圖7）。

表3 普通管卡裝置與抗沖擊管卡裝置最大位移與最大合成應(yīng)力Tab. 3 The maximum displacement and stress of the ordinary clamp and the anti-shock clamp

表4 普通管卡裝置及抗沖擊管卡裝置的最大位移與最大合成應(yīng)力Tab. 4 The maximum displacement and stress of the ordinary clamp and the anti-shock clamp

4 結(jié) 語

本文在研究艦艇管路系統(tǒng)抗沖擊環(huán)境及其評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對(duì)不同形式的管路系統(tǒng)抗沖擊元器件進(jìn)行了抗沖擊技術(shù)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)方案克服了傳統(tǒng)抗沖擊元器件的缺陷，從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)了普通元器件的約束方式，利用新型材料和設(shè)計(jì)新型彈性元件增強(qiáng)了抗沖擊效果。針對(duì)艦艇上管路系統(tǒng)復(fù)雜多樣，大小不一的實(shí)際情況，適用于復(fù)雜多變的艦艇工作環(huán)境。同時(shí)對(duì)管路系統(tǒng)在典型工況下的抗沖擊性能進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明抗沖擊管卡在正常狀態(tài)下，對(duì)管路起到正常的約束和固定作用，在沖擊載荷作用下，能夠增強(qiáng)管路橫向、垂向的抗沖擊性能，有效降低套管及其約束管路處的應(yīng)力，保護(hù)管路系統(tǒng)因局部應(yīng)力過大而出現(xiàn)破損，可以及時(shí)限制管路產(chǎn)生大的縱向位移，保護(hù)管路不至于有較大的變形，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和適用性。

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Design for shock resistance of piping system of naval vessels and performance analysis

SHEN Zhong-xiang1, LIU Yin-dong1, ZHENG Ting-ting2

(1. Transportation Equipments and Ocean Engineering College, Dalian Maritime University, Dalian 2140822, China; 2. China Shipbuilding Industry Corp, Beijing 100097, China)

Aiming at the limitation of traditional piping system components impact and shortcomings, design a new type of anti-impact components from the structure improved constraints on common components, the use of new materials and new type of elastic element to enhance the anti-shock effect. The piping system of naval vessels analyzes impact resistance at the same time, the results show that the new impact components to normal constraints and fixation on the line, under the action of shock load, can enhance the anti-shock performance of vertical transverse lines, reduce the casing stress and the constraints of pipeline and its constraint line at the protection of pipeline system for local stress is too large and damaged, can generate large displacement limit of pipeline, pipeline protection does not have larger deformation, with the economy and the applicability is strong.

naval vessels；piping system；adjustable；shock resistance

U674.03+1

A

1672–7619(2017)05–0108–06

10.3404/j.issn.1672–7619.2017.05.021

2016–11–21；

2017–01–06

沈中祥(1985–)，男，博士研究生，工程師，主要從事船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)抗沖擊設(shè)計(jì)研究。