發(fā)布時間：2020-10-12所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：利用水壓加載的方式模擬天線罩浪壓試驗，操作簡單方便，且可以同時檢測天線罩的安裝結(jié)構(gòu)的水密性。本文結(jié)合實(shí)例介紹了這種簡便經(jīng)濟(jì)的試驗方法。 關(guān)鍵詞：天線罩、浪壓試驗、水壓 引言 某艦載天線工作環(huán)境惡劣，為了保證天線的全天候工作要求，滿足防風(fēng)
摘要：利用水壓加載的方式模擬天線罩浪壓試驗，操作簡單方便，且可以同時檢測天線罩的安裝結(jié)構(gòu)的水密性。本文結(jié)合實(shí)例介紹了這種簡便經(jīng)濟(jì)的試驗方法。
關(guān)鍵詞：天線罩、浪壓試驗、水壓
引言
某艦載天線工作環(huán)境惡劣，為了保證天線的全天候工作要求，滿足防風(fēng)浪、雨雪、鹽霧、太陽輻射等技術(shù)要求，需要在天線的外圍安裝天線罩。天線罩除了能承受風(fēng)載荷、浪載荷之外、還得承受冰、雪、太陽輻射等載荷，同時還得保證良好的防水密封性。天線罩一旦損壞進(jìn)水，不但天線的工作性能會受到影響，還會損壞天線罩內(nèi)部的電子設(shè)備，后果十分嚴(yán)重。因此在設(shè)計天線罩時除了需進(jìn)行力學(xué)仿真計算外，還有必要對天線罩進(jìn)行實(shí)物的試驗[1]。
試驗?zāi)康?/p>
試驗天線罩為泡沫平板型天線罩，截面是泡沫夾芯結(jié)構(gòu)，其外形見圖1，外形尺寸大小為：5170mm×2720mm×350m。通過周邊法蘭與天線座固定連接，法蘭與天線座之間加硅橡膠密封墊密封。
本次天線罩浪壓試驗?zāi)康臑轵炞C天線罩結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計要求，確認(rèn)制造工藝的可行性。通過浪壓試驗確定天線罩的結(jié)構(gòu)承載能力，同時也可以檢驗天線罩采用法蘭密封條安裝結(jié)構(gòu)的密封性能。
試驗方法
試驗載荷
天線罩安裝于艦船二層甲板外板。在使用過程中，產(chǎn)品會受到風(fēng)壓和浪壓載荷，風(fēng)速為60m/s，經(jīng)計算該風(fēng)速下風(fēng)壓為2.32kPa，浪壓技術(shù)要求為4.9kPa。試驗過程中采用100%浪壓核定載荷(4.9 kPa)進(jìn)行評價，即要求在核定載荷下，天線罩產(chǎn)品不能發(fā)生過大變形(天線罩體內(nèi)側(cè)與內(nèi)部天線不發(fā)生干涉)，且不能破壞;同時保證后續(xù)交付使用的產(chǎn)品滿足4.9 kPa的浪壓要求。
試驗載荷轉(zhuǎn)化
根據(jù)試驗載荷指標(biāo)，浪壓的核定載荷為4.9 kPa，可將其載荷轉(zhuǎn)化為天線罩體外部的水壓載荷，即水壓力。4.9 kPa核定載荷對應(yīng)水壓的水位高度為500mm。另天線罩內(nèi)部最大高度為298mm，天線高度為253mm，同時也要求在核定載荷條件下天線罩的內(nèi)側(cè)不觸碰天線且天線罩本體不發(fā)生破壞。
試驗載荷加載
根據(jù)試驗載荷特點(diǎn)，同時考慮密封試驗的需要，采用水壓方式對天線罩外表面施加水壓力(見圖2)
試驗時，水壓載荷分布均勻且連續(xù)，天線罩上任意位置的載荷與水深度成正比，加載時緩慢的增加水槽內(nèi)的水量，水位變化緩慢且水面平穩(wěn)，水位變化均勻。試驗時載荷大小通過水位的高度來控制。
試驗檢測原理
試驗采用水壓力模擬浪壓載荷，采用水作為壓力源，以罩體最高平面作為參考面，采用加水方法使天線罩體外部受水壓至4.9 kPa(水位高500mm)，觀察天線罩體是否發(fā)生可見的破壞。同時在天線罩體內(nèi)部布置位移傳感器，觀察位移變化，判斷是否發(fā)生與天線干涉的位移，并通過數(shù)據(jù)曲線判斷天線罩是否失效。
試驗設(shè)備
試驗設(shè)備由一個大型水槽(尺寸為6m×4m×1.2m)、水平尺、液位計、高度標(biāo)尺(量程≥1000mm，精度1mm)、水源(流量≥100t/h)、水泵(流量≥40t/h)、水泵配套水帶、YHD-100型位移傳感器(主要技術(shù)指標(biāo)見表1)。
本次試驗用位移傳感器數(shù)量為10個，編號分別為：U1～U10。以天線罩上表面為平面，以天線罩體安裝面中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，長對稱軸方向為x軸，短對稱軸方向為y軸，在天線罩頂部標(biāo)記出位移傳感器位置坐標(biāo)，為了方便接線，所有位移傳感器按對稱性放置在天線罩左側(cè)，如圖4所示。
10個位移傳感器的檢測坐標(biāo)分別為：U1(0,0)、U2(120,1073)、U3(-120,533)、U4(400，-954)、U5(-400，-74)、U6(-1763，-132)、U7(-1660，-74)、U8(-1000,0)、U9(40，-1340)、U10(40,1340)。
位移測點(diǎn)位置選取依據(jù)如下：U1位移測點(diǎn)測量天線罩中心位置;U2～U7位移測點(diǎn)是根據(jù)內(nèi)部天線的安裝位置而選取，如圖5所示，其中為了方便接線，U7位移測點(diǎn)按對稱性放置在天線罩左側(cè)相應(yīng)位置;U8位移測點(diǎn)測量天線罩中心與邊緣的過渡區(qū)域;U9、U10測量天線罩的安裝面位移，用以消除工裝間隙以及剛體位移。
試驗步驟
試驗采取逐級加載的方式，以10%載荷加載梯度加載至100%，保持30s;具體步驟為：
平衡并采集初始數(shù)據(jù)后，打開水源，當(dāng)水位至側(cè)邊中間，以及水位達(dá)到側(cè)邊上緣時分別測量數(shù)據(jù);
當(dāng)水位剛好沒過天線罩時，記錄高度標(biāo)尺讀數(shù)，作為0mm參考點(diǎn)，并測量位移傳感器和應(yīng)變數(shù)據(jù);
繼續(xù)加水，當(dāng)水位的相對高度分別為50mm、100 mm、150 mm、200 mm、250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm時測量數(shù)據(jù);
當(dāng)水位相對高度為500mm時，讀取位移傳感器和應(yīng)變數(shù)據(jù)，停止加水，保持30s;
排水卸載時分別在水位相對高度為500mm、450mm、400mm、350mm、300mm、250mm、200mm、150mm、100mm、50mm和0mm時測量數(shù)據(jù)。
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試驗判據(jù)
試驗過程中，在100%核定載荷下讀取位移傳感器讀數(shù)，位移不超過天線罩體內(nèi)型面和天線高度的差值，變形保持線性且外觀結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞或出現(xiàn)永久有害變形，則判定通過。重要監(jiān)測點(diǎn)位移差值如下：2號測點(diǎn)9.7mm、4號測點(diǎn)17.7mm、3號測點(diǎn)40.5mm、其他測點(diǎn)均為48mm(含密封圈厚度3mm)。監(jiān)測到的位移數(shù)值不超過各測點(diǎn)的位移差值，則說明天線罩在受到壓力變形后不會觸碰到內(nèi)部天線，不會對天線造成影響。
試驗數(shù)據(jù)
對天線罩進(jìn)行100%核定載荷加載，在達(dá)到核定載荷后保持30秒，試驗過程中未出現(xiàn)任何響聲，試驗數(shù)據(jù)如下：
表2給出了核定載荷下不同測點(diǎn)的位移原始數(shù)據(jù)，取向下方向變形為正，向上方向為負(fù);表3給出了減去安裝面位移，即消除了工裝間隙后的各測點(diǎn)位移數(shù)據(jù);圖6為加載過程中的消除工裝間隙后各測點(diǎn)的位移曲線，圖7為卸載過程中的消除工裝間隙后各測點(diǎn)的位移曲線。
試驗結(jié)論
在100%核定載荷下，消除工裝間隙后的最大位移在U1測點(diǎn)，最大位移值為15.48mm(小于48mm);U2測點(diǎn)位移2.54mm(小于9.7mm)、U4測點(diǎn)位移3.29mm(小于17.7mm)、U3測點(diǎn)位移11.45mm(小于40.5mm)。觀察并比對位移數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在整個試驗過程中，試驗變形基本保持線性增長，且所有測點(diǎn)的位移值均小于天線罩體內(nèi)表面和天線的差值，說明在4.9kPa核定載荷下，天線罩內(nèi)部天線與罩體不發(fā)生干涉。
在載荷卸載完成后，檢驗人員對天線罩進(jìn)行了無損敲擊檢測和520數(shù)字式超聲波探傷儀(圖8)進(jìn)行了超聲檢測，均未發(fā)現(xiàn)天線罩異常情況，說明浪壓試驗后天線罩結(jié)構(gòu)完好，無損傷。——論文作者：徐 輝
