大潜深耐压球壳结构的声振耦合特性研究

李 凯，俞孟萨

（中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

0 引 言

耐压壳体是水下载人平台的核心结构，常见形式主要有圆柱壳、球壳、椭球壳以及它们的组合结构，对于工作深度超过1000 m 的大深度载人潜水器，则绝大多数采用球壳结构[1]。大潜深球壳结构具有壳体壁厚大的几何特征和静水外压高的载荷特点，如果仍然采用经典薄壳理论模型来计算评估球壳的振动声辐射性能，则可能产生较大的偏差，同时，在高静压环境下，壳体内部形成的初始应力场也会显著改变壳体的结构刚度与动力学特性，进而影响球壳的耦合振动与水下声辐射。因此，有必要针对上述问题开展深入研究，考查分析厚壁几何特征及静水压力载荷等因素对大潜深耐压球壳声振耦合特性的影响规律和影响范围。

球壳在流体介质中的声振耦合问题很早就受到了学者们的关注[2-3]：Peng[4]讨论了轴对称环形激励力的相关性对球壳声辐射的影响；陈军明[5]建立了水中加肋弹性薄球壳的声振耦合系统运动方程；Huang[6]和Zou[7]基于波叠加法提出了一种解析-数值混合方法，分别研究了单层球壳和充水双层球壳在有限水深海洋环境中的耦合振动和声辐射特性以及相应的声传播问题；Gaunaurd[8]研究了球壳内部双层质量块-弹簧系统对球壳声散射的影响；Scandrett[9]探讨了声学隐身层对球壳流固耦合特性和反向声散射特征的影响。上述文献大多采用了基于经典薄壳理论的球壳动力学模型。针对……