CB Z 263-1997 潜艇蓄电池装载舱口设计计算方法.pdf

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1、u19 CB 中国船舶工业总公司部标准CB / Z 263 - 97 潜艇蓄电池装载舱口设计计算方法1996-12-23发布The design calculating method of storage battery loading hatchway for submarine 中国船舶工业总公司发布199706-01实施范围1- 1 主题内容中国船舶工业总公司部标准潜艇蓄电池装载舱口设计计算方法The design calculating method of storage battery loading hatchway for submarine CB/Z 263-97 分类号：U1

2、9本标准规定了潜艇耐压船体壳板上蓄电池装载舱口结构设计的一般要求及其强度计算方法。1. 2 适用范围本标准适用于蓄电池装载舱口（以下简称舱口）在耐压船体的一档肋骨间距内，仅边沿周向的矩形开孔的加强结构的设计计算。2 51用文件本章无条文。3 定义3. 1 符号本标准使用的符号见表1。表量的符号量的名称单位符号Pc 计算压力MP a 1巳极限压力MPa 肋骨l司距C口1p 组合坏的均布载荷N/ cm R 耐压船体半径c1 R1 舱口加强结构中和轴半径C口1R。耐压船体组合截面中和轴半径c1 舱口加强结构惯性矩cm 耐压船体组合截面惯性cm Wi.mu 舱口加强结构最大剖面模数cm 飞洞、.m;n

3、 舱口加强结构最小剖面模数cm W:.mu 耐压船体组合截面最大剖面模数cm3 W:,m;n 耐压船体组合截面最小剖面模数cm l:A 舱口加强结构中线面处总截面积en ，、M 任意a角截面上的弯矩MP a 9Sa 任意a角截面上的轴向力MP a 中国船舶工业总公司1997-12-26批准1998-06-01实施凸缘L A A-A CB/Z 263-97 凸缘C向图l蓄电池装载舱口结向示意图B B-B 舱口加强结构带板（壳板贴板或垂直扁钢）处的最大总应力，.按公式(2)计算：s - M. 十一一一丰一一一(2)- .2.:A I W1. .” 式中：“土”号按下述规则选取外压时取上面的符号；内

4、压时（泵水）取下面的符号。“一”是压应力“十”是拉应力。Sa,M0一一当fJ/2时舱口加强结构中线面上的内力.MPa。5.,. 2. 2 舱口截面上的内力表达式CB / Z 263 - 97 以舱口加强结构与耐压船体组合截面交界处的一端作为起点作用在此截面上有弯矩Mo.轴向力S0和剪力To。图l所示内力均为正方向。舱口加强结构。角范围内任意角截面上的弯短M.，按公式（3）或公式(4)计算：当o J -i3f-L0.四十0.25sin2e) . . (17) D2=R2叫一日叫l一cose-o.25 ( 1一cos2e)J . (18) 公式(10）(18）中的系数按公式(19）（21)计算：叶

5、(19)f11 去0)的去（21)均布载荷P按公式（22）、（23）计算：外压计算压力下，P=l02Pcl. (22) 内压极限压力下，P=102 Pe I . (23) 5. 1. 2. 3 强度校核衡准极限压力（船台泵水情况）应满足公式（24）、（25）的要求。o.r=O. ?()s ( 24) a,.=O. ?()s .(25) 计算压力下应满足公式（26）、（27)的要求。CB / Z 263 - 97 Ozr= . Oas (26) a . = 1. OCs ( 27) 5 . i. 2. 4 强度校核强度校核按如下步骤：a.根据设计给定的舱口加强结构尺寸计算在中线面处的中和轴半径R

6、1和惯性矩11;b.根据给定的耐压壳板带肋剖面尺寸计算中和轴半径Ri，和惯性矩I川c.按公式(19）（21）计算f.1.1快值；d.按公式（10）(18）计算各系数；e.按公式(7)（9）.求得Mo.So和T,;计算斗时的M S.和T.值；g.按公式(1）、(2)式分别计算对应于计算压力和极限压力状态的应力值必须满足公式（24）（27)的要求。5. 1. 2. 5 舱口加强结构强度计算实例舱口加强结构强度计算实例见附录A参考件）。5. 2 舱口围壁板的强度计算5. 2. 1 应力计算舱口围壁板作为四边简支承受均匀分布载荷的板计算板中心最大应力按公式C28）、（29）计算见图2:y y x x

7、图2.k1 P, b二It. x=Cs (30) Cv=os . ( 31) 5. 2. 3 舱口围壁板的强度计算实例CB/Z 263-97 续表量的符号量的名称单位符号T 任意角截面上的剪力MPa 。舱口加强角度rad 板厚C町1“ 板的长边c1 b 极的短边c1 1 加强筋数量tl 加强筋厚度cm h 加强崩离度cm m 螺栓数量D 螺栓直径c1 as 材料屈服应力MPa 4 一般要求4. 1 舱口区的加强一般可采用耐压壳板的嵌入厚板、舱口围壁及贴板等联合加强结构型式（图la型）；也可采用在原有耐压船体壳板上，围壁的下端舱内设置垂向扁钢（图lb型）。围壁上部设置水平凸缘围壁四周设置肘板加强

8、。4. 2 舱口在耐压船体壳板上的短形开孔尺寸应根据吊装蓄电池的需要，孔口角隅圆弧要求以及保证施工工艺质量等因素确定。并需考虑体开孔强度。4. 3 舱口周向围壁应设置在肋骨平面内（被切去的肋骨妖度不小于800mm）并向舱口两侧适当延伸与肋骨相对接。当围壁厚度大于肋骨腹板厚度4mm时，应削斜过渡，削斜民度一般不小于厚度差值的5倍。4. 4 舱口加强结构的水平凸缘、围壁板、垂向扁钢或贴板等组合剖面的中和轴要尽可能地与耐压船体壳板带肋组合剖面的中和轴相接近。4.5 与耐压船体肋骨连接的舱口加强结构采用面板过渡的T字形肋骨。4.6 舱口加强结构在中线面处的组合剖面的惯性矩与耐压船体壳板带肋组合剖面的惯

9、性矩之比一般取1.5倍左右为直。舱口加强结构以外，过搜区的剖面惯性矩要求缓慢过渡。5 详细要求5. 1 舱口加强结构强度计算5. 1. 1 计算假设条件环；舱口加强结构强度计算的假设条件：a.舱口加强结构与耐压船体壳板带肋剖面是由两个不同截固和不同半径的圆形部分组成的组合圄b.舱口在中线面处剖面的中和轴和惯性矩为整个舱口加强结构部分的中和轴和惯性矩；c.舱口加强结构以外为耐压船体壳板带肋的结构；d.强度计算中不计入舱口盖板。5. 1. 2 舱口加强结构应力计算5. 1. 2. 1 舱口加强结构水平凸缘处的最大总应力I按公式(1)计算：只盹民1古土w；二二. (1) CB/Z 263-97 舱口

10、围壁板的强度计算实例见附录B参考件。5. 3 舱口可拆盖板的强度计算5. 3. 1 应力计算舱口可拆盖板作为四边简支承受均匀分布载荷的板计算板中心的最大应力按公式（32）、（33）计算见图3:图3，、- x C1x=k1 Pc b2 /t. (32) 叭，k2Pct. (33) 式中：a、b一一板边长，cm（算至螺孔中心）；kl ,k2一一系数，按板的长边与短边之比a/b查表2;t.一可拆盖板的相当厚度接公式（34）计算。t.=t芋（34)5. 3. 2 强度较核衡准板中心的最大应力应满足公式（35）、（36）的要求。(35) (36) 5. 3. 3 舱口可拆盖板的强度计算实例舱口可拆盖板的

11、强度计算实例见附录cc参考件。5.4 舱口可拆盖板的螺栓强度计算5. 4. 1 应力计算螺栓承受耐压船体液压试验时可拆盖板传递的拉力。可拆盖板承受的总荷载Q按公式（37)叶算：Q=P.ab . (37) 每个螺栓承受的拉力F按公式（38）计算：F旦.(38) 口1螺栓应力。按公式（39）计算：4F (39) DZ 5.4. 2 强度校核标准螺栓应力应满足公式（40）的要求。(40) 5.4. 3 舱口可拆盖板的螺栓强度计算实例舱口可拆盖板的螺栓强度计算实例见附录DC参考件）。CB / Z 263-97 附录A舱口加强结构强度计算实例参考件A1 舱口加强结构强度计算A 1.1 舱口加强结构型式采

12、用围壁下端舱内设置垂向扁钢（见图1）。Al 2 已知数据计算压力Pc=4. 27 MPa 极限压力Pe=2. 94 MPa 肋骨间距l=60. 0 cm 计算压力下肋骨环的均布载荷P=WP, !=256. 2 10: N / cm 极限压力下肋骨环的均布载荷P=IO节，l=l76. 2 l02N/cm 耐压船体半径R=300cm 舱口加强结构中和轴半径R1=305. 26 cm 耐压船体组合截面中和轴半径凡305.28 cm ft口加强结构惯性矩11 =19259 cm4 耐压船体组合截面惯性矩12= 13001 cm4 舱口加强结构剖面模数l耳1.，白WI.mi”=990. 7cm3 耐压船

13、体组合截面剖面模数W: . =2462. 3 cm3 W2 .,;.=556. 2 cm3 舱口加强角度。35。O.61087 rad 舱口加强结构剖面总面积2:A=l81.12时材料屈服应力风590MPa A1. 3 应力计算按公式(19）（21）计算R，的和的值：叶l.“1351=!Jf =l. 01旧的i=l.川按公式(10）（l8）计算系数：A=9.17214 A二9.61893 R C=O. 09017 R D=9. 61950 R B1=14. 70821 R2 C1=0. 00826 R D1=14. 70886 R2 C. = - 4. 86805 R2 D。一O.0083 R

14、2 按公式（7）（9）计算得：Mo一0.00005 PR2 So= -1. 00001 PR T。- o. 00001 PR CB/Z 263-97 当斗时按公式（3),(5），时算得：Ma一0.00005 PR2 Sa= -1. 00001 PR T一0.00001 PR 计算压力下：舱口加强结掏水平凸缘处的最大总应力：.1= -425. 4 MPa 舱口加强结柏垂向扁钢处的最大总应力：“423. 2 MP 极限压力下（船台泵水情况）的舱口加强结构水平凸缘处的最大总应力：，_r= 292. 9 :1Pa 极限压力下（船台泵水情况）的舱口加强结构垂向扁钢处的最大总应力：” 291. 4 :1P

15、a 结论：满足强度要求。B1 已知数据国壁板厚度t=2. 0 cm 板的长边a= 104 cm 板的短边b=24 cm 屈服应力6s=590 MPa 计算压力Pc=4. 27 MPa 82 应力计算按a/b=4.33查表2得kl=O. 228 k2=0. 743 板中心应力：.r=l40. 2 MPa 、.457.1 MPa 结论：满足强度要求。CB / Z 263 - 97 附录B舱口围壁板的强度计算实例（参考件）a1,. 户uC2 10 己知数据可拆盖板厚t=3. 2 cm 板的长边a=l09. 4 cm 板的短边b=64 cm 屈服应力590 MPa 计算压力Pc=4. 27 MPa 加

16、强筋数量11=5 加强筋板厚tl=2. 4 cm 加强筋高度h= 12 cm 应力计算可拆盖板的相当厚度t.=4. 52 cm 按a/b=1. 71查表2得：kl =O. 292 kZ=O. 545 板中心应力：，250. 0 MPa 矶。466.6 MPa 结论：满足强度要求。CB/Z 263-97 附录C舱口可拆盖板的强度计算实例（参考件）D1 已知数据可拆盖板伏边a=l09. 4 cm 可拆盖板短边b=64 cm 螺栓数量川H螺栓直径（lv/20)D= 1. 7294 cm CB/Z 263- 97 附录D螺栓强度计算实例（参考件）螺栓材料屈服应力（40Cr)乱784.5 MPa 内压泵水时的均布载荷Pe=2. 94 MPa DZ 应力计算可拆盖板承受的总载荷：Q=20509.4 l02N 每个螺栓承受的载荷：f=466.1 lON 螺栓的应力：198. 5 MPa 结论：满足强度要求。附加说明：本际准由中国船舶工业总公司六。一院提出。本际准由中国船舶工业总公司第七一九研究所归口。本际准由中国船舶工业总公司第七。一研究所负责起草。本标准主要起草人：石亮明、曾草委、严君毅。11