助飞鱼雷模态振型斜率仿真计算

王升; 白治宁; 郭君

doi:10.11993/j.issn.2096-3920.202112006

助飞鱼雷模态振型斜率仿真计算

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202112006

中国船舶集团有限公司第705研究所, 陕西西安, 710077

详细信息

作者简介:
王升：王　升(1992-), 男, 硕士, 主要研究方向为鱼雷总体技术

中图分类号: TJ630
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出版历程
- 收稿日期: 2021-12-07
- 修回日期: 2022-01-08

Simulation Calculation of Mode Shape Slope for Rocket-assisting Torpedo

The 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Xi'an 710077, China

摘要

摘要: 针对助飞鱼雷长细比较大以及连接结构复杂多样的特点, 文章提出了助飞鱼雷动力学仿真建模方法, 对楔环、止推块以及卡箍连接等主要连接结构进行详细建模; 完成了助飞鱼雷全雷模态计算以及振型向量的提取, 并计算了惯组安装位置的振型斜率, 为姿控系统设计输入参数以及惯组安装位置的确定提供了分析方法。
- 助飞鱼雷 /
- 模态 /
- 振型斜率
Abstract: The slenderness ratio of a rocket-assisting torpedo is relatively large, and its connecting structure is complex and multiform. This study proposed a dynamic simulation modeling method for a rocket-assisting torpedo. The detailed modeling of the connecting structure was simplified, including the wedge ring, thrust block, and clamp. The modal of the rocket-assisting torpedo was calculated and the mode vector was extracted. The mode shape slope of the inertial measurement component installation position was calculated too. This study provided an analysis method to design input parameters for the attitude control and the determination of the installation position of the inertial installation component.
- rocket-assisted torpedo /
- modal /
- mode shape slope

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图 1 助飞鱼雷全雷简化模型

Figure 1. Simplified model of a rocket-assisted torpedo

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图 2 有限元网格模型

Figure 2. Models of finite element mesh

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图 3 典型连接结构模型

Figure 3. Typical connection structure models

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图 4 满载状态下全雷前3阶模态振型

Figure 4. The first three order modal shapes of the whole torpedo at full load state

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图 5 满载状态下全雷节点前3阶模态振型

Figure 5. The first there order modal shapes of torpedo ’s Analyzed nodes at full load state

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表 1 计算模型物理参数

Table 1. Physical parameters of calculating model

工作状态	参数	实际模型	计算模型	误差/%
满载	质量/kg	331.745	335.18	1.03
满载	质心/mm	1957.57	1960.2	0.13
空载	质量/kg	286.845	290.28	1.20
空载	质心/mm	1780.58	1785.7	0.29

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表 2 全雷前3阶模态振型

Table 2. The first three order modal shapes of the whole torpedo

工作状态	固定频率/Hz
工作状态	第1阶	第2阶	第3阶
满载	33.05	80.86	217.08
空载	33.81	81.74	220.59

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表 3 分析节点位置

Table 3. Position of analyzed nodes

节点	相对雷头距离/mm	节点	相对雷头距离/mm
A1	90	A12	1 890
A2	270	A13	2 070
A3	450	A14	2 250
A4	630	A15	2 430
A5	760	A16	2 610
A6	810	A17	2 790
A7	990	A18	2 970
A8	1 170	A19	3 150
A9	1 350	A20	3 330
A10	1 530	A21	3 510
A11	1 710	—	—

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表 4 全雷分析节点模态振型

Table 4. Modal shapes of torpedo’s analyzed nodes

节点	满载状态			空载状态
节点	第1阶模态	第2阶模态	第3阶模态	第1阶模态	第2阶模态	第3阶模态
A1	−0.111 7	0.091 5	0.040 2	−0.111 0	0.091 4	0.043 5
A2	−0.081 2	0.040 4	−0.012 1	−0.080 6	0.040 4	−0.013 4
A3	−0.052 2	−0.004 7	−0.040 8	−0.051 6	−0.004 7	−0.044 4
A4	−0.024 1	−0.041 3	−0.035 0	−0.023 6	−0.041 2	−0.037 6
A5	−0.007 6	−0.052 6	−0.012 8	−0.007 2	−0.052 6	−0.013 1
A6	−0.001 5	−0.055 0	−0.005 0	−0.001 2	−0.055 0	−0.004 7
A7	0.018 7	−0.059 9	0.023 1	0.018 8	−0.059 8	0.025 9
A8	0.035 7	−0.056 6	0.044 2	0.035 6	−0.056 6	0.048 7
A9	0.051 0	−0.044 8	0.070 8	0.050 6	−0.044 8	0.077 1
A10	0.064 4	−0.015 8	0.110 5	0.063 8	−0.015 8	0.115 2
A11	0.061 8	0.020 9	0.120 9	0.060 7	0.020 9	0.105 7
A12	0.058 4	0.047 1	0.102 1	0.056 8	0.047 0	0.065 4
A13	0.052 9	0.075 7	0.046 4	0.050 9	0.075 5	0.040 5
A14	0.043 2	0.082 3	0.014 6	0.040 8	0.082 0	0.017 5
A15	0.031 7	0.082 4	−0.019 2	0.028 8	0.082 2	−0.015 1
A16	0.017 3	0.063 9	−0.030 7	0.013 9	0.063 6	−0.023 2
A17	0.002 0	0.041 8	−0.036 9	−0.001 9	0.041 4	−0.026 3
A18	−0.013 7	0.017 6	−0.035 7	−0.018 1	0.017 2	−0.024 5
A19	−0.029 0	−0.006 5	−0.028 0	−0.033 9	−0.007 1	−0.018 9
A20	−0.044 9	−0.032 1	−0.018 1	−0.050 3	−0.032 7	−0.011 8
A21	−0.060 6	−0.058 7	0.008 9	−0.066 6	−0.059 4	0.004 6

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表 5 惯组安装处舱壁振型斜率

Table 5. Mode shape slope of inertial navigation’s position

工作状态	振型斜率/(rad·m⁻¹)
工作状态	第1阶	第2阶	第3阶
满载	−1.122	−0.835	4.147
空载	−1.119	−0.837	4.237

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