耐深水压雷达天线罩的结构强度分析与校核

1　引　言

　　耐深水压雷达天线罩的作用是在雷达天线的周围形成一个封闭的空间，将转动工作的雷达天线罩包在其内部，以保护雷达天线系统在深水压强下能正常工作。但是加设天线罩会使天线的电性能有所降低，例如影响雷达的瞄准精度并降低了雷达的有效作用距离。
　　雷达天线罩由于工作环境的情况，要求在4.5MPa的外部水压作用下确保雷达能正常工作。我们在结构设计上选用了单板式玻璃钢铺层，抽真空、一体化成型的生产工艺，使产品密实、无拼接缝隙，达到预期的密封、不渗水效果。
　　结合雷达天线罩结构安全性、电性透波要求，为有效解决产品结构与电性的矛盾，根据天线罩使用环境确定合理的厚度和加强方式，设计出性能优越的产品。

2　结构计算分析

2.1　基本结构
　　该雷达天线罩采用无碱斜纹布单板式铺层结构，外表面采用机械加工，保证了产品尺寸的一致性。
       2.2　材料性能参数
　　无碱斜纹布是正交各向异性材料，具有9个独立的材料参数，根据实验测试结果，其材料参数如表1所示。

拉伸强度：σ₊=220MPa
　　压缩强度：σ_-=170MPa
　　弯曲强度：σ=290MPa
　　剪切强度：τ=45MPa
       2.3　载荷工况
　　承受4.5MPa的外部水压。
       2.4　载荷与约束分析
　　a)载荷分析
　　雷达天线罩要求能够在450米海水压力下不破坏。水压大小跟天线罩距离海平面的深度成正比，即

　　其中
　　P—水压
　　ρ—海水密度，近似取1.0×10³Kg／m³
　　g—重力加速度，近似取10m／s²
　　h—物体距海平面的深度

　　雷达天线罩在水压作用下，其效果示意图如下：

b)约束分析
　　雷达天线罩底部法兰通过螺栓固定，法兰螺栓孔均匀分布，所以边界约束条件为底部法兰固支，固定方式见图2。

2.5　基本力学模型
　　a)有限元单元采用壳单元
　　b)边界条件为底部法兰固支
　　c)对底部法兰螺栓孔简化处理