1 引 言
耐深水壓雷達(dá)天線罩的作用是在雷達(dá)天線的周圍形成一個封閉的空間,將轉(zhuǎn)動工作的雷達(dá)天線罩包在其內(nèi)部,以保護雷達(dá)天線系統(tǒng)在深水壓強下能正常工作。但是加設(shè)天線罩會使天線的電性能有所降低,例如影響雷達(dá)的瞄準(zhǔn)精度并降低了雷達(dá)的有效作用距離。
雷達(dá)天線罩由于工作環(huán)境的情況,要求在4.5MPa的外部水壓作用下確保雷達(dá)能正常工作。我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計上選用了單板式玻璃鋼鋪層,抽真空、一體化成型的生產(chǎn)工藝,使產(chǎn)品密實、無拼接縫隙,達(dá)到預(yù)期的密封、不滲水效果。
結(jié)合雷達(dá)天線罩結(jié)構(gòu)安全性、電性透波要求,為有效解決產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與電性的矛盾,根據(jù)天線罩使用環(huán)境確定合理的厚度和加強方式,設(shè)計出性能優(yōu)越的產(chǎn)品。
2 結(jié)構(gòu)計算分析
2.1 基本結(jié)構(gòu)
該雷達(dá)天線罩采用無堿斜紋布單板式鋪層結(jié)構(gòu),外表面采用機械加工,保證了產(chǎn)品尺寸的一致性。
2.2 材料性能參數(shù)
無堿斜紋布是正交各向異性材料,具有9個獨立的材料參數(shù),根據(jù)實驗測試結(jié)果,其材料參數(shù)如表1所示。
拉伸強度:σ+=220MPa
壓縮強度:σ-=170MPa
彎曲強度:σ=290MPa
剪切強度:τ=45MPa
2.3 載荷工況
承受4.5MPa的外部水壓。
2.4 載荷與約束分析
a)載荷分析
雷達(dá)天線罩要求能夠在450米海水壓力下不破壞。水壓大小跟天線罩距離海平面的深度成正比,即
其中
P—水壓
ρ—海水密度,近似取1.0×103Kg/m3
g—重力加速度,近似取10m/s2
h—物體距海平面的深度
雷達(dá)天線罩在水壓作用下,其效果示意圖如下:
b)約束分析
雷達(dá)天線罩底部法蘭通過螺栓固定,法蘭螺栓孔均勻分布,所以邊界約束條件為底部法蘭固支,固定方式見圖2。
2.5 基本力學(xué)模型
a)有限元單元采用殼單元
b)邊界條件為底部法蘭固支
c)對底部法蘭螺栓孔簡化處理