鱼雷环境应力与工作应力耦合效应研究

佘阳; 王斗辉; 谢章用; 陆家乐; 李劲; 陈欢

doi:10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0042

鱼雷环境应力与工作应力耦合效应研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0042

1.
工业和信息化部电子第五研究所, 广东广州, 5113001
2.
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:
佘阳：佘　阳(1987-), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为装备环境可靠性技术

通讯作者:
王斗辉(1978-), 女, 硕士, 高工, 主要研究方向为装备环境可靠性技术

中图分类号: TJ630.2; TB24
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出版历程
- 收稿日期: 2022-08-09
- 修回日期: 2022-09-26
- 录用日期: 2022-10-18
- 网络出版日期: 2023-01-31

Coupling Effect of Environmental Stress and Working Stress for Torpedo

1.
China Electronic Product Reliability and Environmental Testing Research Institute, Guangzhou 510610, China
2.
The 705 Research Institute, China State Shipbuilding Corporation Limited, Xi’an 710077, China

摘要

摘要: 鱼雷环境应力与工作应力的耦合效应直接影响其可靠性、工作寿命乃至作战效能。而耦合效应的研究尚处于起步阶段, 对耦合效应下的失效模式和影响尚无系统研究。针对此, 文章通过历史数据分析和典型失效案例介绍, 系统总结了鱼雷常用零部件包括弹簧、紧固件、焊接件、轴类零件、轴承类、齿轮类、转子叶片类、液压系统和高分子材料类等, 在环境应力和工作应力耦合下的失效模式, 产生的失效模式包括松脱断裂、密封失效、腐蚀锈蚀和机械变形等, 并分析了上述失效模式对鱼雷的影响。研究结果发现: 鱼雷同时承受环境应力和工作应力的耦合作用, 环境应力作为外界应力对鱼雷各零部件产生一定影响, 使零部件缺陷或薄弱部位进一步恶化, 同时工作应力进一步加深缺陷和薄弱环节的裂纹、磨损、老化的扩展, 最终导致失效或故障。可为鱼雷可靠性分析和改进提供理论支撑。
- 鱼雷 /
- 环境应力 /
- 工作应力 /
- 耦合效应 /
- 失效模式
Abstract: The coupling effect of environmental stress and working stress directly affects the reliability, working life, and operational effectiveness of torpedo equipment. The research on the coupling effect for torpedoes is still in its infancy, and no systematic research has been conducted on the failure mode and influence resulting from the coupling effect. Accordingly, this study considered typical failure cases by analyzing historical data. The failure modes of key parts of the torpedo under the coupling of environmental stress and working stress, including the spring, fastener, welded part, shaft part, bearing, gear, rotor blade, hydraulic system, and polymer material, were systematically summarized. The failure modes include loosening fracture, seal failure, corrosion, and mechanical deformation. We also explored the effects of these failure modes on the torpedo. The results show that the torpedo is subjected to the simultaneous coupling of environmental stress and working stress. Environmental stress, as an external stress, has a certain effect on the components of the torpedo, causing defects or weak parts of the components to deteriorate further, whereas working stress further deepens the cracks, wear, and aging of defects and weak links, ultimately leading to failure or malfunction.
- torpedo /
- environmental stress /
- work stress /
- coupling effect /
- failure mode

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图 1 铸造铝合金壳体贮存失效裂纹

Figure 1. Storage failure crack of cast aluminum alloy shell

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图 2 螺钉电偶腐蚀

Figure 2. Corrosion of screw electric couple

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图 3 芯片外壳变形开裂

Figure 3. Deformation and cracks of the chip shell

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表 1 鱼雷工作过程主要环境应力

Table 1. Environmental stresses of torpedoes during working

典型状态	主要环境应力
挂飞	温度、湿度、振动、冲击、加速度、低气压、太阳辐射、砂尘、淋雨、噪声
发射	温度、湿度、振动、冲击、加速度、低气压、太阳辐射、噪声
空中飞行	温度、湿度、振动、冲击、加速度、低气压、太阳辐射、噪声
入水	温度、湿度、振动、冲击、海流、海况
水下航行	温度、湿度、振动、冲击、海水压力、海水腐蚀、海水生物、海流、海况

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表 2 鱼雷工作过程主要工作应力

Table 2. Working stresses of torpedoes during working

零部件种类	主要工作应力
弹簧	拉压、扭转
紧固件	拉压、剪切
焊接件	拉压、扭转
轴类	弯矩、扭矩
轴承	扭转、弯矩、扭矩
齿轮类	扭矩、齿面啮合
转子叶片类	弯矩、热应力、离心力及其弯矩、气动力及其弯矩、振动应力
液压系统	拉压、旋转
高分子材料类	热应力、挤压

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参考文献(12)

[1]	李宗吉, 高永琪, 王树宗, 等. 现代鱼雷——水下导弹[M]. 北京: 兵器工业出版社, 2016.
[2]	何心怡, 卢军, 张思宇. 国外鱼雷现状与启示[J]. 数字海洋与水下攻防, 2020, 3(2): 87-93.
[3]	南田田. 湿热环境下弯曲载荷对CFRP性能的影响[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2013.
[4]	徐勤超, 练永庆, 王树宗. 舰艇运动对鱼雷发射入水参数影响[J]. 鱼雷技术, 2010, 18(4): 303-307. Xu Qinchao, Lian Yongqing, Wang Shuzong. Effect of ship motion on water entry parameters of torpedo[J]. Torpedo Technology, 2010, 18(4): 303-307.
[5]	汤巍, 景博, 黄以峰, 等. 温度与振动耦合条件下的电路板级焊点失效模式与疲劳寿命分析[J]. 电子学报, 2017, 45(7): 1613-1619. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2017.07.010 Tang Wei, Jing Bo, Huang Yifeng, et al. Analysis of failure modes and life of solder joints under coupling of vibration and thermal loads[J]. Acta Electronice Sinica, 2017, 45(7): 1613-1619. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2017.07.010
[6]	任景梅. 气候环境条件对鱼雷的影响[J]. 环境技术, 1996, 14(3): 1-6.
[7]	王冬, 刘艳, 孙立敏, 等. 舰用武器装备环境工程实施探讨[J]. 装备环境工程, 2006, 3(5): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1672-9242.2006.05.001 Wang Dong, Liu Yan, Sun Limin, et al. Discussion on implementation of environmental engineering for carrier based materiel[J]. Equipment Environmental Engineering, 2006, 3(5): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1672-9242.2006.05.001
[8]	中国船舶工业总公司. 鱼雷环境条件和试验方法: CB 1235-1993[S]. 北京: 中国船舶工业总公司, 1994.
[9]	方书甲. 海洋环境对海军装备性能的影响分析[J]. 舰船科学技术, 2004, 26(2): 5-10. Fang Shujia. Analysis of the ocean environment influences on the performance of the navy equipment[J]. Ship Science and Technology, 2004, 26(2): 5-10.
[10]	方惠龙, 胡平, 刘凯. 某型武器贮存失效机理研究[J]. 舰船电子工程, 2004, 26(2): 5-10. Fang Hui-long, Hu Ping, Liu Kai. Study on Storage Failure Mechanism of a Certain Type of Weapon[J]. Ship Electronic Engineering, 2004, 26(2): 5-10.
[11]	李乐强, 曲大伟. 水文条件对某型鱼雷声自导影响分析[J]. 鱼雷技术, 1999, 7(4): 36-38.
[12]	余勃彪, 宋太亮, 王琴琴. 弹用O型硅橡胶密封圈失效机理及模型[J]. 装备环境工程, 2016, 13(4): 131-135. Yu Bobiao, Song Tailiang, Wang Qinqin. Failure mechanism and model of O-type silicon rubber sealing ring for ammunition[J]. Equipment Environmental Engineering, 2016, 13(4): 131-135.