[发明专利]潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构及其设计方法

权利要求书

1.一种潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构，所述非耐压壳体是指双壳体潜艇的外壳体，其特征在于，

所述非耐压壳体由位于潜艇左舷侧的A区、位于潜艇右舷侧的C区、位于潜艇顶部的B区以及位于潜艇底部的D区构成；A区、B区、C区、D区依次相连围成完整的潜艇非耐压壳体；

所述A区和C区为金字塔点阵夹层壳板结构，金字塔点阵夹层壳板结构由四层面板以及位于各面板之间的金字塔点阵构成；包括位于最外侧的外面板、位于最内侧的内面板、以及位于外面板与内面板之间由内向外设置的第一层间板和第二层间板；相邻的面板之间设置有纵骨和肋骨；纵骨沿潜艇壳体首尾纵向延伸，肋骨垂直于纵骨沿周向布置；纵骨和肋骨上设置有面板以构成密闭空间；各层面板之间的纵骨和肋骨位置相互垂直交叉以支撑和连接金字塔点阵夹层壳板结构，纵骨和肋骨相互交叉构成多网格结构；

各网格结构分别与上方和下方的面板围成长方体结构；各长方体结构内嵌设有金字塔单元结构，金字塔单元结构为四个杆元构成的金字塔形状，相邻金字塔单元底面支点或顶点相互连接构成金字塔点阵；金字塔单元底面的四个支点分别与网格的四个角重合；

所述B区和D区为常规非耐压壳体结构，B区与上层建筑连接，D区为底部结构；

A区和C区中每隔四个肋位设置为完整的舷侧肋板，其余肋位设置为多段托板结构的分段肋骨；完整的肋板分别与B区和D区的肋骨相连构成环肋，环肋相隔四个肋位，环肋之间为均匀分布的分段肋骨；

金字塔点阵夹层壳板结构的高度小于耐压壳体与非耐压壳体之间负载水舱高度的三分之一。

2.根据权利要求1所述一种潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构，其特征在于，各长方体结构中充满空气或者泡沫填料。

3.根据权利要求1所述一种潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构，其特征在于，

所述金字塔单元结构中，杆元的长度为100mm，杆元直径15.2mm，每个杆元与其在内面板的投影的夹角为45度，金字塔底面为正方形，边长为100mm，由杆元组成的金字塔的高度为70.72mm。

4.根据权利要求1所述一种潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构，其特征在于，

金字塔点阵夹层壳板结构的外面板为潜艇的外壳板，其厚度范围为5mm至8mm；内面板厚度范围为5mm至8mm，内面板随靠近船底程度的增加而变厚。

5.潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤

步骤1、对常规薄弱部位的划分的步骤，具体是指：

根据潜艇艇体截面结构特点，将其分为位于潜艇左舷侧的A区、位于潜艇右舷侧的C区，与上层建筑连接的B区和位于艇底下方的D区，将A区和C区原有的非耐压壳板，置换为金字塔点阵夹层壳板结构；

步骤2、对A区、C区的网格状结构设计的步骤，具体是指：

以不削弱常规潜艇非耐压壳体本身结构为原则，将肋骨从T型材改为扁钢，并适量加高，并增加纵骨，纵骨也设置为扁钢，以使金字塔点阵结构可嵌入到网格当中；

步骤3、对A区、C区的点阵夹层结构设计的步骤，具体是指：

将纵骨和肋骨高度设计相等，使得金字塔点阵夹层壳板结构的纵骨和肋骨交错形成一个个网格，并将金字塔点阵结构嵌入到网格当中；金字塔点阵夹层壳板结构的四层面板从内到外分别为下面板、第一层间板、第二层间板、上面板，上面板即为原非耐压壳壳板；按照从内到外的顺序依次安装下面板、金字塔点阵结构、第一层间板、金字塔点阵结构、第二层间板、金字塔点阵结构以及上面板，在安装面板过程中将板材安装在纵骨和肋骨的相应位置；

步骤4、A区、C区与B区、D区的连接构造的步骤，具体是指：

使非耐压壳体在B区和D区与常规潜艇非耐压壳一致、B区和D区的各肋骨与A区和C区的肋骨位置对应，其中每隔四个肋位A区、C区与B区、D区的肋板相互连接形成环肋；以B区和D区最边缘的纵桁腹板作为A区和C区点阵夹层结构的终止位置。

6.根据权利要求5所述的潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构设计方法，其特征在于，还包括，在每个肋位增加肘板以过渡支撑。

7.根据权利要求5所述的潜艇非耐压壳体金字塔点阵夹层抗冲击结构设计方法，其特征在于，还包括，在舱段两端的上部纵桁、实肋板与金字塔点阵夹芯壳板结构的下面板相连处、金字塔点阵夹芯壳板结构的下面板与实肋板相连处、潜艇底部非耐压壳环肋位置分别设置加强构件的步骤。