一箭打五星！船穩(wěn)住

文/高聰（哈爾濱工程大學(xué)）

天風(fēng)海雨正測(cè)時(shí)

本次試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)成員在發(fā)射船離港第三天就遇到了陣風(fēng)9級(jí)的惡劣海況。此起彼伏的海浪翻滾咆哮，蓄力而起，將白色的浪花簇?fù)碓陧敹?，然后直直朝著甲板傾瀉而下，海浪拍打在船首激起的浪花足有十幾米，此時(shí)，發(fā)射船頂著狂風(fēng)巨浪，不停搖晃。龐大的發(fā)射船在洶涌的海浪面前顯得無(wú)比渺小。

監(jiān)測(cè)設(shè)備顯示，當(dāng)時(shí)的平均風(fēng)速達(dá)到20m/s，此時(shí)發(fā)射船處于拋錨狀態(tài)，集裝箱外狂風(fēng)暴雨呼嘯。我的兩位同伴王逸純和汪世界望著窗外翻滾的海浪，聽著巨浪抨擊發(fā)射船產(chǎn)生的巨大聲響，不由得忐忑不安。因?yàn)榇蠹抑?，盡管儀器經(jīng)過(guò)了防風(fēng)防水防浪處理，但設(shè)備和傳感器還是可能承受不住風(fēng)雨的侵襲。“去檢查一下吧！”“是得看看，帶上加固的工具，別白跑一趟?！?/p>

第一步踏到甲板上，王逸純就打了個(gè)趔趄，光想著設(shè)備，沒(méi)注意腳下的倆人這時(shí)才意識(shí)到，被雨水和海水“洗禮”著的甲板異常潮濕，行走稍有不慎就會(huì)滑倒，那后果真是不堪設(shè)想。他們互相扯了扯衣袖示意，心照不宣地開始一起謹(jǐn)慎前行。

惡劣海況下發(fā)射船監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)太珍貴了，如果可以順利獲得這組數(shù)據(jù)，那對(duì)發(fā)射船基礎(chǔ)參數(shù)的收集和之后的科研攻關(guān)都具有重要的意義。這是個(gè)挑戰(zhàn)，但更是個(gè)難得的機(jī)會(huì)呀！兩個(gè)人想到一塊兒去了，自不必多言，戴上安全帽，互相攙扶著，小心翼翼地向工作地點(diǎn)走去。

終于搖搖晃晃地走到集裝箱處，他們開始分工合作，一人仔細(xì)地用膠帶將數(shù)據(jù)采集設(shè)備加固，以防設(shè)備過(guò)度搖晃導(dǎo)致?lián)p壞，另一個(gè)人根據(jù)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)一遍遍排查發(fā)生故障的測(cè)點(diǎn)。他們一邊用盡全力保持平衡，一邊搜尋自己負(fù)責(zé)保障的測(cè)試部位，找到一處隱患就抓緊加固一處。

雨水噼里啪啦地打在身上、臉上，已經(jīng)顧不得許多了，雨水模糊視線了就猛閉下眼甩開水珠，接著緊盯設(shè)備，手里熟練地操作一刻不停。搖晃的船體給手頭的工作增加了難度，為了穩(wěn)住重心，他們只好跪在甲板上，這似乎是當(dāng)時(shí)最穩(wěn)健的做法。

經(jīng)過(guò)一個(gè)多小時(shí)奮戰(zhàn)，兩人早已渾身濕透，但他們完成了對(duì)發(fā)射架、甲板動(dòng)態(tài)響應(yīng)等各類數(shù)據(jù)的全方位測(cè)試，獲得了第一手實(shí)船測(cè)試數(shù)據(jù)資料，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)惡劣海況下發(fā)射船甲板及發(fā)射架動(dòng)態(tài)響應(yīng)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的空白，也為后續(xù)火箭海上運(yùn)輸及發(fā)射提供了參考依據(jù)。

“巨無(wú)霸”能抗多大撞

海上發(fā)射與陸地發(fā)射區(qū)別巨大，船體晃動(dòng)的情況下，甲板上行走都難，何況是要完成火箭發(fā)射?；蝿?dòng)的海面環(huán)境對(duì)火箭運(yùn)輸及發(fā)射過(guò)程穩(wěn)定性和安全性要求極高，因此，海上發(fā)射對(duì)船的結(jié)構(gòu)安全性能也提出更加嚴(yán)格的要求。船海結(jié)構(gòu)物安全與舒適性團(tuán)隊(duì)的工作任務(wù)就是讓發(fā)射船在海面上保持更穩(wěn)定、安全的運(yùn)行環(huán)境，從而保障海上發(fā)射任務(wù)的順利完成。

海上發(fā)射船不只是個(gè)簡(jiǎn)單的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)長(zhǎng)逾百米，重破萬(wàn)噸的海上“巨無(wú)霸”，它還包含有船體、動(dòng)力、電氣等部分，此外還有成百上千件各型機(jī)械設(shè)備和精密儀器，而掌握火箭發(fā)射時(shí)的沖擊載荷是發(fā)射船結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度安全設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，也是確保火箭發(fā)射船上各類儀器設(shè)備正常運(yùn)行的保障。要讓發(fā)射船具備承載海上火箭發(fā)射任務(wù)的能力，需要充分了解其在沖擊載荷下的安全性能，而開展試驗(yàn)測(cè)試就是掌握發(fā)射船抗沖擊性能最直接的方式。

1.團(tuán)隊(duì)學(xué)生正在進(jìn)行火箭發(fā)射實(shí)船測(cè)試

2.作者在發(fā)射船上執(zhí)行測(cè)試任務(wù)

早在2020年8月初，團(tuán)隊(duì)首次接到協(xié)助完成海上火箭發(fā)射沖擊響應(yīng)數(shù)據(jù)采集任務(wù)，由于此前國(guó)內(nèi)并沒(méi)有火箭發(fā)射實(shí)船測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于測(cè)點(diǎn)的布置一無(wú)所知，對(duì)于這樣一個(gè)海上“巨無(wú)霸”，通常需要布置上百個(gè)測(cè)點(diǎn)才能滿足實(shí)船測(cè)試要求，由于測(cè)試條件限制只能攜帶兩臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)，最多只能布置48個(gè)測(cè)點(diǎn)，這意味著需要排除50%以上測(cè)點(diǎn)。而能夠提前掌握發(fā)射船沖擊振動(dòng)響應(yīng)特性的方法便是前期的仿真計(jì)算，我?guī)е?位師弟對(duì)火箭發(fā)射船進(jìn)行建模計(jì)算和沖擊響應(yīng)對(duì)標(biāo)分析，為了盡快掌握關(guān)鍵測(cè)點(diǎn)信息，滿足實(shí)船測(cè)試需求，我們就把自己關(guān)在實(shí)驗(yàn)室做研究，一待就是幾天。一開始總是會(huì)遇到各種問(wèn)題，得不到想要的關(guān)鍵信息。毫無(wú)意外，這個(gè)工作沒(méi)有捷徑，我們一點(diǎn)點(diǎn)匯總問(wèn)題，經(jīng)過(guò)半個(gè)多月的反復(fù)計(jì)算，無(wú)數(shù)次迭代和多次驗(yàn)證，應(yīng)用所掌握的船舶振動(dòng)噪聲預(yù)報(bào)評(píng)估技術(shù)，終于排除了非必要測(cè)點(diǎn)，找到?jīng)_擊振動(dòng)響應(yīng)的薄弱環(huán)節(jié)，為后續(xù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的布置提供了有力支撐，從而保障了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的順利采集。

快速是多少？2分鐘

團(tuán)隊(duì)的振動(dòng)噪聲試驗(yàn)評(píng)估系統(tǒng)雖經(jīng)歷過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)試，但對(duì)于海上火箭發(fā)射過(guò)程中的振動(dòng)噪聲測(cè)試評(píng)估還是首次涉及。與以往測(cè)試相比存在測(cè)量量級(jí)大、記錄時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)需要在短時(shí)間內(nèi)反饋發(fā)射平臺(tái)整體沖擊環(huán)境下聲振特性等棘手問(wèn)題，為了保證測(cè)試的順利開展，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的成員針對(duì)測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)開展攻關(guān)。由于需要獲取火箭發(fā)射架關(guān)鍵位置處的應(yīng)力應(yīng)變信息，而在前期開發(fā)的系統(tǒng)中并不具備此項(xiàng)功能，需要在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)新的測(cè)試模塊。湯旸博士帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)3名師弟，從基本原理出發(fā)，查閱大量文獻(xiàn)資料，咨詢相關(guān)領(lǐng)域的專家和工程師，對(duì)基礎(chǔ)代碼進(jìn)行了修改與完善，夜以繼日地完成了應(yīng)變測(cè)試模塊的開發(fā)。

實(shí)現(xiàn)發(fā)射船沖擊振動(dòng)噪聲安全性的實(shí)時(shí)判斷，是進(jìn)一步支撐海上火箭發(fā)射的重要技術(shù)手段，而團(tuán)隊(duì)之前采用的方法需要十幾分鐘，如何實(shí)現(xiàn)快速評(píng)估成了他們前進(jìn)路上的又一難題。正當(dāng)他們一籌莫展的時(shí)候，李海超副研究員一語(yǔ)點(diǎn)醒夢(mèng)中人，“采用聲振傳遞函數(shù)的方式，可大大提高分析效率?！睘榱蓑?yàn)證這一想法的可行性，湯旸博士專程前往試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行了調(diào)試，取得了令人滿意的試驗(yàn)結(jié)果?；谶@個(gè)想法，他采取分段建模的方法，開發(fā)預(yù)報(bào)模型，完成發(fā)射平臺(tái)傳遞特性的前期處理，并將發(fā)射平臺(tái)傳遞函數(shù)數(shù)據(jù)包集成于系統(tǒng)之中，經(jīng)過(guò)多次調(diào)試實(shí)現(xiàn)了快速預(yù)報(bào)的功能，可在激勵(lì)載荷輸入后的短短兩分鐘內(nèi)反饋發(fā)射船整體的沖擊振動(dòng)噪聲水平。

“海上一箭打五星”成功的消息，讓距離現(xiàn)場(chǎng)2000公里以外的我們瞬間雀躍。瞄準(zhǔn)艦船減振降噪評(píng)估等一系列“卡脖子”技術(shù)，源源不斷作出原創(chuàng)性科研成果將是我們接下來(lái)的方向。

好吧，對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)發(fā)起攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)，走起！