潜艇长舱段结构强度和稳定性研究

何福志，马建军

(武汉第二船舶设计研究所，湖北 武汉 430064)

1 概述

长舱段通常是普通舱段的2～3倍，潜艇采用长舱段有利于总体、设备的合理布置，特别是大型设备模块的布置，具有空间利用率高、结构重量轻等优势，因此在潜艇上得到广泛应用，如美国的“鲟鱼”级核潜艇、“一角鲸”号核潜艇、“俄亥俄”级核潜艇等(图1～图2)。

与短舱室相比，长舱段的总体稳定性问题比较突出。为了提高舱段的总体稳定性，通常需要在舱段合适位置设置1～2根框架肋骨作为强支撑边界以提高舱段的总体失稳压力。由于框架肋骨的截面尺寸直接影响艇内设备、管路的布置(内置)或影响舷间管路布置、建造工艺及防腐等(外置)，因此，框架肋骨的结构参数特别是腹板高度需要尽可能优化设计。

本文主要采用有限元方法并结合现有的理论计算方法，对带有不同刚度框架肋骨的长舱段进行强度和稳定性对比分析，揭示长舱段结构的强度和稳定性特点，探索提高长舱段结构总体稳定性的有效措施，初步提出框架肋骨的刚度计算和临界刚度判别方法。

2 有限元模型、结构参数、载荷及边界条件

为了保证计算精度和减少计算时间，在满足工程需要的前提下，尽可能选取典型区域作为研究对象，但需要充分考虑到边界的影响，以保证计算结果能正确反映长舱段的应力和变形情况。考虑到长舱段结构的对称性并结合模型试验经验，可以选取1/2长舱段结构作为有限元模型进行计算分析。……