水冲击

1 水冲击产生的机理

水冲击又称水锤，是由于蒸汽或水突然产生的冲击力，使承载其流动的管道或容器发生声响和震动的一种现象。水冲击是工质在管道流动不畅的情况下产生的。电厂中的水冲击大多是由于蒸汽管道积水或疏水不畅而形成空气塞、水塞障碍，以致高速蒸汽不能顺畅通过，于是蒸汽冲击这些水塞，从而发出巨响和强烈的震动，甚至造成设备的严重损坏。因为在高压容器中，即使是液体也应该考虑可压缩性。

2 水冲击的危害性

水冲击事故是电厂的大敌，轻则引起管道的强烈震动，重则破坏管道的支吊架，拉裂管道弯头焊接口，若水冲击事故发生在汽轮机内部，其造成的危害将更大：损伤汽轮机叶片，冷水冲击热态汽轮机会使汽缸、大轴产生巨大的热应力，直接导致汽缸和转子发生变形、弯曲，出现或扩展裂纹，严重损害汽轮机，甚至导致整台机组报废。(1969年，美国西屋公司生产的机组有7台汽轮机发生12次水冲击事故，6次造成严重损坏，需整体返修)

有两种方法：①描述冲击波形本身的固有特性。可在时域内用波形的形状、峰值、脉冲宽度（即持续时间）等参量描述，这种描述适用于简单脉冲型冲击；也可在频域内用傅里叶谱求出冲击的主要频率分量和频率范围，这种描述既适用于简单脉冲型冲击也适用于复杂脉冲型冲击。图2为半正弦脉冲及其傅里叶幅值谱。②描述冲击对系统的作用效果。可采用冲击响应谱（简称冲击谱），即无阻尼的或有阻尼的单自由度系统对作用在系统基座上的冲击的响应峰值同该系统同有频率的函数关系。冲击谱又可细分为：仅在作用期间获得的冲击谱称为初始冲击谱（简称主谱）；在冲击作用之后获得的冲击谱称为剩余冲击谱（简称余谱）；主谱和余谱中取最大值后形成的冲击谱称为最大谱。图3为半正弦脉冲作用于无阻尼单自由度系统后得到的冲击谱。

冲击谱的概念提出较早，由于它比较简单，而且很多系统在一定程度上可以当作单自由度系统，所以可以通过冲击谱了解机器设备因受冲击而破坏的程度，因此冲击谱至今仍是研究冲击的重要工具。但它没有考虑到相位因素，提供的只是一种不完整的信息。

项目的提出：

1．冲击试验的现况

目前冲击试验机分两种：a.垂直冲击；b.水平冲击。主要是以冲击的方向和重力方向夹角来分的。

2．实际冲击环境：

舰载设备船载设备实际承受的冲击是F3。

按激励参量的时域波形特性可分为三种：①脉冲型冲击。这种冲击的激励参量的瞬时值在极短时间内由平衡位置上升到最大值，然后又下降到平衡位置（图1a）可用数学式描述的理想化的脉冲型冲击的波形有半正弦波、梯形波、钟形波、三角波或锯齿波等。货物包装箱在运输、装卸过程中由于碰撞、跌落而受到的冲击多属脉冲型。②阶跃型冲击。这是参量幅值由平衡位置急剧改变到新的位置所形成的冲志（图1b）。理想化的阶跃型冲击改变参量位置所需时间为零。实际阶跃型冲击所需时同多为微秒级到毫杪级。多级火箭在分级时，由于抛弃前级，质量突然减少，因而就会产生加速度阶跃。③复杂冲击，又称瞬态振动。其波形是往复振荡型的，往往难以用数学式表达（图1c）。飞机、导弹和舰船内部的仪表设备所受到的间接的（经过蒙皮、隔框、支架等传递的）冲击多属此类。