[发明专利]一种船用电缆热稳定性仿真计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及潜艇系统仿真技术，尤其涉及一种船用电缆热稳定性仿真计算方法。

背景技术

在常规潜艇电力系统的施工设计中，为保证电力系统的可靠性、安全性，确保全船电网稳定，进行电缆热稳定性计算和分析是必要的。分析船用电缆在工作状态的热稳定性可为常规潜艇电缆的选择提供依据或进行校验。热稳定性分析计算对常规潜艇安全性具有重要意义。

当前国内多采用手工计算和估算结合的方法来估算电缆热稳定性，随着设计工作的深入，手工计算已不能满足实时性和准确性的要求，计算中遇到的困难主要为：

多根电缆的热稳定性是一个互相影响的复杂关系。目前只能通过手工计算单根电缆热稳定性，并进行简单叠加来估算多根电缆的热稳定性，准确度无法保证。

电缆热稳定性的参数多且不同型号的电流参数不同，手工计算的方法工作量大。

综上，手工计算不仅工作量大，其准确性也得不到保证。针对这些问题，用计算软件来完成热稳定性的计算工作必要而迫切。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种船用电缆热稳定性仿真计算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船用电缆热稳定性仿真计算方法，包括以下步骤：

1)对目前常规潜艇上主干电缆的敷设形式进行统计和分析归类，确定4种典型的排列方式，其余敷设形式均为4种典型的排列方式之一或其组合；所述4种典型的排列方式为正负交叉排列、正负交叉分层排列、正负双向交叉水平分层排列、正负双向交叉垂直分层排列；

2)确定影响电缆热稳定性计算的主要参数为：电缆的截面、导体外径、计算外径、载流量、电阻系数、密度、比热容和导热系数。

3)对4种典型的排列方式分别构建模型；模型采用ansys软件建立电缆横剖面模型，应用环状分层，并设定电缆内分层处为节点，在节点施加辐射热载荷，并将上述电缆的主要参数加载在节点上；

4)根据建好的模型，采用预处理作为电缆长时工作的热稳定性计算，后处理为短路电流冲击时的热稳定性计算，计算船用电缆的热稳定性。

按上述方案，步骤4)中的计算具体如下：

4.1)根据主干电缆设定热稳定性分层模型；

4.2)确认计算条件和工况；

4.3)确定主干电缆排列方式；

4.4)最大工况确认；

4.5)建立仿真模型完成计算。

本发明产生的有益效果是：本发明通过统计、对比、理论分析、研究常规潜艇热稳定性的影响因素，由仿真模型描述，获得热稳定性的计算方法，解决了手工计算容易出错，需花费大量的人力和时间难以满足实时性和准确性等问题。为常规潜艇主干电缆敷设施工设计提供了技术指导。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为主干电缆排列方式为正负交叉排列的示意图；

图2为主干电缆排列方式为正负交叉排列的示意图；

图3为主干电缆排列方式为正负交叉排列的示意图；

图4为主干电缆排列方式为正负交叉排列的示意图；

图5为单根主干电缆模型热稳定性计算的图例；

图6为图1排列方式仿真计算后的热稳定性；

图7为图2排列方式仿真计算后的热稳定性；

图8为图3排列方式仿真计算后的热稳定性；

图9为图4排列方式仿真计算后的热稳定性。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面以我国一型单芯交联聚乙烯绝缘交联聚烯烃护套低烟无卤阻燃舰用电力电缆为例，说明最大工况热稳定性的仿真计算。

1)参数确定:

该电缆的参数如表1、表2所示。

表1 单芯JYJPJR/SC-1型电缆

表2 JYJPJR/SC-1型电缆导体及绝缘层参数

2具体计算。

1)根据主干电缆设定热稳定性分层模型；

电缆结构分为多层，而通过分析确定可在热稳定性模型中分两层；

2)计算条件和工况确认；