常规武器打击下舰船结构的稳定性分析

摘要

本文从舰船稳性入手，分析了舰船在常规武器打击下尤其是水下攻击的整体破坏形式：认为舰船破损进水后产生倾斜，使舰船稳性降低，从而可能导致舰船在随机风浪作用下的整体倾覆。 首先舰船破损以后其浮态发生变化，本文依据船舶不沉性原理计算了舰船破损后的浮态参数；随后分析计算了倾斜破损舰船的环境载荷及爆炸冲击载荷；将风载荷看成是由定常风和脉动风两部分组成的非定常风，将定常风作为静力作用在船上，而脉动风和波浪载荷为随机动力作用在舰船上，采用谱密度函数来描述非定常风和波浪载荷的随机性，对于爆炸冲击载荷视为突加的不规则确定性载荷。本文分两种情况进行了分析：第一种情况，舰船遭受一次攻击后，只考虑舰体破损进水产生的倾斜，而忽略爆炸冲击对破损舰船横摇运动的影响，在此情况下建立破损舰船在随机风浪中的横摇运动方程；第二种情况，一次打击使舰船破损并产生初始横倾后，舰船再次遭受攻击，考虑爆炸冲击对破损舰船横摇运动的影响，在此情况下建立破损舰船在随机风浪及爆炸冲击联合作用下的横摇运动方程。 最后分析求解以上两种情况下的非线性横摇运动方程，并分别给出了第一种情况下破损舰船横摇周期内的概率密度函数及第二种情况下横摇响应的瞬态概率密度函数，后由倾覆准则可分别求得破损舰船在某一时间段内的倾覆概率及在某一时刻的倾覆概率。本文通过简化模型分析了破损舰船的倾覆概率与破舱位置及不同海况的关系与规律，为提高舰船的生命力及常规武器对舰船打击的有效部位提供了参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文选题的目的和意义

1.2国内、外对船舶横摇运动的研究现状

1.2.1规则波中船舶横摇运动研究的进展

1.2.2非规则波中船舶横摇运动研究的进展

1.2.3系统非线性随机响应的研究概况

1.3本论文的主要工作及研究内容

第2章破损舰船的浮态参数分析

2.1舰船破损舱分析

2.2破损舰船数学模型的建立

2.2.1破损舰船浮态参数的选取

2.2.2坐标系的选取及坐标变换矩阵

2.3破损舰船的不沉性方程组及其求解

2.3.1不沉性平衡方程组的建立

2.3.2不沉性平衡方程组的求解

2.4本章小结

第3章破损舰船的环境载荷及爆炸载荷

3.1坐标系的选取及变换

3.2作战环境下的随机波浪载荷

3.2.1不规则波浪波高的描述

3.2.2波面倾角分析

3.2.2随机波浪力矩

3.3随机风载荷分析

3.3.1海风的描述和有关假定

3.3.2海风载荷的分析

3.4随机风、浪的联合分布

3.5水下爆炸载荷的确定

3.5.1水下接触爆炸分析

3.5.2水下接触爆炸冲击波载荷

3.5.3作用于舰船结构上的外力

3.6本章小结

第4章破损舰船在作战环境下的横摇运动方程

4.1破损舰船的横摇运动参数

4.1.1破损舰船的横稳心半径

4.1.2破损舰船的横稳心高度

4.2破损舰船的横摇运动方程

4.2.1建立破损舰船的横摇运动方程

4.2.2方程式中各力矩系数的确定

4.2化简横摇运动方程式

4.3本章小结

第5章破损舰船在作战环境下的倾覆概率

5.1不考虑爆炸载荷作用时破损舰船的倾覆概率

5.1.1解简化的横摇运动方程

5.1.2横摇周期内的横摇概率密度函数

5.1.3破损舰船的倾覆准则

5.1.4破损舰船的倾覆概率

5.2考虑爆炸载荷作用时破损舰船的瞬态倾覆概率

5.2.1将外干扰力（有色噪声）转化为白噪声

5.2.2状态方程及It(o)(伊藤)随机微分方程组

5.2.3 FPK(Fokker-Planck-Kolmogorov)方程

5.2.4用路径积分法求解FPK方程

5.2.5破损舰船的瞬态概率密度函数及倾覆概率

5.3本章小结

第六章破损舰船的倾覆概率分析

6.1模型及基本假设

6.2船体破损后的基本参数

6.2.1船体破损后各要素的具体计算

6.2.1船体破损后稳心半径及高度

6.3船体破损后的倾覆概率分析

6.3.1相同破舱不同海况下破损舰船的倾覆概率及分析

6.3.1相同海况下不同破舱时破损舰船的倾覆概率及分析

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间参与科研项目

致谢