带有舰载机的大型水面舰船上贮存有空空、空面等多种机载武器，以机载导弹作为贮存对象的航空弹药贮存装置在现代大型舰船机载武器保障体系中起着重要的作用［1］。受舰艇的起伏摇摆运动和各大型设备工作噪声等众多因素共同影响，传递到弹药舱的振动形式繁多，舰载导弹存放架会产生不同频域的持续振动［2］，将严重影响导弹的存储性能。因此，为保证机载导弹安全贮存，分析导弹贮存振动环境，设计可靠有效的贮存减振装置至关重要。

为提高舰船机载导弹贮存减振性能，在设计减振系统前，需要对导弹弹架堆垛的固有模态进行分析［3］，以某型机载导弹为例，通过有限元分析其弹架堆垛的固有模态。

所谓阻尼减振技术，就是应用高阻尼材料附着在贮存对象的表面，用其耗散结构件的振动能量，以达到减振的目的［4-6］。阻尼减振技术在航空航天、汽车工业、仪器仪表、兵器等领域有着广泛的应用，无论是在基础理论方面，还是在新材料的研制以及应用技术方面都已发展成为一个独立的科学分支。本文考虑采用阻尼减振垫设计方案提升舰船机载导弹存放架的减振效果。

1 某导弹弹架堆垛固有模态分析

某导弹在舰船上采用存放架贮存并堆码4 层，在三维软件中建立某导弹弹架堆垛状态的三维模型，见图1。

图1 某导弹弹架堆垛状态的三维模型Fig.1 Three dimensional model of the stacking state of some missile frame

将某导弹存放架贮运单元堆垛状态的三维模型导入有限元仿真软件Workbench 中，建立模态仿真计算模型，见图2，对计算模型分别进行材料定义、划分网格及设置边界条件等。

图2 某导弹存放架贮运单元堆垛模态仿真计算模型Fig.2 Simulation calculation model of stacking mode for storage unit of some missile storage rack

对某导弹存放架贮运单元堆垛模态仿真计算模型进行计算，提取出的计算模型前十阶固有频率值、振型和振型图见表1，一、二阶振型云图见图3-4，限于篇幅原因，三阶至十阶振型云图省略。

图3 某导弹存放架堆垛第一阶模态振型Fig.3 The first mode shape of some missile storage rack

图4 某导弹存放架堆垛第二阶模态振型Fig.4 The second mode shape of some missile storage rack

通过对该机载导弹存放架堆垛进行有限元计算，得到十阶模态的固有频率、振型描述和振型图，分析该导弹存放架堆垛在8.5054～35.586 Hz 频率范围内的各阶主要模态特性，估计在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。

表1 某导弹存放架贮运单元堆垛固有频率值和振型Tab.1 Stacking natural frequency and vibration mode of storage unit of some missile storage rack序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0某导弹存放架贮运单元固有频率值8.5054Hz 15.028Hz 23.086Hz 25.564Hz 28.955Hz 32.726Hz 35.463Hz 35.855Hz 35.439Hz 35.586Hz振型描述贮运单元堆垛整体沿弹轴向弯曲弹头部沿径向弯曲引起贮运单元堆垛沿存放架宽度方向弯曲贮运单元堆垛沿贮运单元宽度方向扭转贮运单元堆垛沿贮运单元高度方向弯曲一侧导弹沿贮运单元高度方向弯曲引起贮运单元整体沿高度方向弯曲弹体沿贮运单元高度方向弯曲弹体沿贮运单元高度方向弯曲弹体沿贮运单元高度方向弯曲弹体沿贮运单元宽度方向扭转弹体沿贮运单元高度方向扭转振型图图3图4

2 丁基橡胶阻尼特性

减振垫选用的生胶为丁基橡胶，丁基橡胶是由异丁烯以及少量异戊二烯通过正离子聚合形成弹性体，再经硫化制得的一种橡胶。高分子材料具有黏弹性，在受到交变外力作用时，应变落后于应力，存在滞后现象。在每一次循环过程中，因发生力学耗散而消耗能量，即产生内耗。内耗受分子结构、温度、交变应力频率等因素的影响。

内耗大小与分子本身结构有关。当分子链带有取代基时，链段运动的内摩擦力增大，内耗增加。丁基橡胶由于聚异丁烯段上有对称甲基，且异丁烯结构单元在大分子中所占比例大于97%，因而大分子链取代基数目很多，链段的弛豫阻力增大，内耗较大，这是丁基橡胶具有阻尼减振性能的结构特征。

3 减振垫结构方案设计

减振垫主要性能为硬度、拉伸强度、拉断伸长率、回弹值、阻尼大小，如表2所示为丁基橡胶力学性能指标。

表2 丁基橡胶力学性能指标Tab.2 Mechanical properties of butyl rubber序号1 2 3 4项目硬度（绍尔A）拉伸强度（MPa）拉断伸长率（%）回弹值（%）性能指标33 11 972 10

图5为带有丁基橡胶减振垫的某导弹存放架贮存单元，图6为减振垫安装状态图，图7为减振垫结构形式。图7中，丁基减振垫表面加工有菱形凸起，减振垫有菱形凸起一面紧贴弹体，另一面粘贴在存放架圆弧板上。

文章来源：《舰船科学技术》 网址: http://www.jckxjszz.cn/qikandaodu/2021/0708/1963.html