吊挂冷凝器结构设计和分析

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冷凝器是核潜艇动力系统的重要组成部分,目前核潜艇内部大量采用浮筏结构,这就需要把原有的动力系统需要安装在浮筏上。因此,设计一种吊挂式冷凝器使其与浮筏相匹配具有很重要的现实意义。  本文根据冷凝器所需的工作参数与性能要求,结合经验公式以及参考以往成功的冷凝器结构,设计了一种新型的吊挂式冷凝器。该冷凝器改变了以往落地式安装的方式,通过吊挂机构将冷凝器吊挂在浮筏下面,达到减振的目的。同时,采用数值与试验相结合的方式对吊挂冷凝器进行抗冲击性能分析。主要是对冷凝器整体模型进行建模,采用时域模拟法对模型进行冲击仿真计算,对其结构的动态响应进行分析。最后在冷凝器抗冲击数值分析的基础上开展试验研究,通过试验结果来分析仿真计算的精度。  首先,根据冷凝器的工作参数要求,结合以往冷凝器结构设计经验,对冷凝器主体结构方案以及吊架结构进行设计。根据工程需要选取冷凝器各部件的材料,并确定各部件安装方式。再对冷凝器进行等效静力学分析,初步确定其结构性能符合设计标准。  其次,对冷凝器模型进行有限元建模,采用军标BV0430-85中的时域模拟法对冷凝器模型进行数值冲击计算。研究冷凝器的冲击响应结果,分析冷凝器在各方向上的抗冲击能力,找出冷凝器结构上的薄弱环节。  第三,设计实验方案,根据试验条件以及相关冲击标准,确定试验模型的缩尺比,设计试验工装件。根据之前的仿真计算结果,设计试验测点的布置方案以及试验冲击加载的冲击工况。  第四,对缩比模型进行冲击试验,分析试验结果;处理实验数据,得到主应变响应峰值;对比试验值与计算值,误差产生的原因进行简单分析,分析结果验证了时域计算方法的计算精度。  本文参考以往冷凝器结构并根据经验公式设计一种吊挂冷凝器,通过数值和试验两种途径对冷凝器模型进行抗冲击性能研究,验证了冷凝器在工作状态下的结构强度以及抗冲击能力,证明了所设计的吊挂冷凝器满足设计要求。
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