發布時間：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構的水密性。本文結合實例介紹了這種簡便經濟的試驗方法。 關鍵詞：天線罩、浪壓試驗、水壓 引言 某艦載天線工作環境惡劣，為了保證天線的全天候工作要求，滿足防風
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構的水密性。本文結合實例介紹了這種簡便經濟的試驗方法。
關鍵詞：天線罩、浪壓試驗、水壓
引言
某艦載天線工作環境惡劣，為了保證天線的全天候工作要求，滿足防風浪、雨雪、鹽霧、太陽輻射等技術要求，需要在天線的外圍安裝天線罩。天線罩除了能承受風載荷、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。天線罩一旦損壞進水，不但天線的工作性能會受到影響，還會損壞天線罩內部的電子設備，后果十分嚴重。因此在設計天線罩時除了需進行力學仿真計算外，還有必要對天線罩進行實物的試驗[1]。
試驗目的
試驗天線罩為泡沫平板型天線罩，截面是泡沫夾芯結構，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目的為驗證天線罩結構是否滿足設計要求，確認制造工藝的可行性。通過浪壓試驗確定天線罩的結構承載能力，同時也可以檢驗天線罩采用法蘭密封條安裝結構的密封性能。
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，產品會受到風壓和浪壓載荷，風速為60m/s，經計算該風速下風壓為2.32kPa，浪壓技術要求為4.9kPa。試驗過程中采用100%浪壓核定載荷(4.9 kPa)進行評價，即要求在核定載荷下，天線罩產品不能發生過大變形(天線罩體內側與內部天線不發生干涉)，且不能破壞;同時保證后續交付使用的產品滿足4.9 kPa的浪壓要求。
試驗載荷轉化
根據試驗載荷指標，浪壓的核定載荷為4.9 kPa，可將其載荷轉化為天線罩體外部的水壓載荷，即水壓力。4.9 kPa核定載荷對應水壓的水位高度為500mm。另天線罩內部最大高度為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側不觸碰天線且天線罩本體不發生破壞。
試驗載荷加載
根據試驗載荷特點，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，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的水量，水位變化緩慢且水面平穩，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生可見的破壞。同時在天線罩體內部布置位移傳感器，觀察位移變化，判斷是否發生與天線干涉的位移，并通過數據曲線判斷天線罩是否失效。
試驗設備
試驗設備由一個大型水槽(尺寸為6m×4m×1.2m)、水平尺、液位計、高度標尺(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(主要技術指標見表1)。
本次試驗用位移傳感器數量為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為坐標原點，長對稱軸方向為x軸，短對稱軸方向為y軸，在天線罩頂部標記出位移傳感器位置坐標，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，如圖4所示。
10個位移傳感器的檢測坐標分別為：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)。
位移測點位置選取依據如下：U1位移測點測量天線罩中心位置;U2～U7位移測點是根據內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位移測點按對稱性放置在天線罩左側相應位置;U8位移測點測量天線罩中心與邊緣的過渡區域;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：
平衡并采集初始數據后，打開水源，當水位至側邊中間，以及水位達到側邊上緣時分別測量數據;
當水位剛好沒過天線罩時，記錄高度標尺讀數，作為0mm參考點，并測量位移傳感器和應變數據;
繼續加水，當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時測量數據;
當水位相對高度為500mm時，讀取位移傳感器和應變數據，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時測量數據。
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試驗判據
試驗過程中，在100%核定載荷下讀取位移傳感器讀數，位移不超過天線罩體內型面和天線高度的差值，變形保持線性且外觀結構不發生破壞或出現永久有害變形，則判定通過。重要監測點位移差值如下：2號測點9.7mm、4號測點17.7mm、3號測點40.5mm、其他測點均為48mm(含密封圈厚度3mm)。監測到的位移數值不超過各測點的位移差值，則說明天線罩在受到壓力變形后不會觸碰到內部天線，不會對天線造成影響。
試驗數據
對天線罩進行100%核定載荷加載，在達到核定載荷后保持30秒，試驗過程中未出現任何響聲，試驗數據如下：
表2給出了核定載荷下不同測點的位移原始數據，取向下方向變形為正，向上方向為負;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位移數據;圖6為加載過程中的消除工裝間隙后各測點的位移曲線，圖7為卸載過程中的消除工裝間隙后各測點的位移曲線。
試驗結論
在100%核定載荷下，消除工裝間隙后的最大位移在U1測點，最大位移值為15.48mm(小于48mm);U2測點位移2.54mm(小于9.7mm)、U4測點位移3.29mm(小于17.7mm)、U3測點位移11.45mm(小于40.5mm)。觀察并比對位移數據可以發現，在整個試驗過程中，試驗變形基本保持線性增長，且所有測點的位移值均小于天線罩體內表面和天線的差值，說明在4.9kPa核定載荷下，天線罩內部天線與罩體不發生干涉。
在載荷卸載完成后，檢驗人員對天線罩進行了無損敲擊檢測和520數字式超聲波探傷儀(圖8)進行了超聲檢測，均未發現天線罩異常情況，說明浪壓試驗后天線罩結構完好，無損傷。——論文作者：徐 輝
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