舱室爆炸载荷作用下舷侧防护结构的响应研究

文章对舱室爆炸载荷作用下舷侧防护结构的响应进行了研究,对防护结构的破坏形式、纵舱壁的响应等进行了详细分析。在舱室爆炸载荷作用下,防护结构中以膨胀舱的受损程度最为严重,液舱往里结构受损程度较轻。受膨胀舱中隔板间距疏密影响的,主要是膨胀舱中甲板及横舱壁,液舱往里结构所受影响很小。

球面加载法在舰船舱室爆炸破坏环境中的应用

在研究空中爆炸及舰船密闭舱室爆炸时,提出了球面加载法对现有有限元程序进行改进,计算结果表明:球面加载法能有效改善现有有限元软件在计算冲击波在流场中衰减过快的弊端,且采用球面加载法得到的流场冲击波压力与理论值吻合良好.在此基础上,采用球面加载法对某舰密闭舱室遭受反舰导弹攻击发生爆炸时的破坏环境进行了计算,给出了密闭舱室爆炸时舰船的破坏环境.研究结果对开展相关的研究具有一定的参考价值.

舱室内外爆炸伤复合失血致休克大鼠伤情特点研究

目的探索研究舱室内外爆炸伤后复合失血致休克大鼠不同的伤情特点。方法模拟战时装甲车密闭舱室,将200～220g大鼠根据随机数字表法分为舱内组、舱外组、纯失血性休克组3组。观察时间均为致伤后270min。用数据采集系统记录压力变化并通过Origin7.0进行滤波和分析处理。观察各组死亡率、平均动脉压变化和病理改变。于爆炸后30、90、150、210min检测动脉血气,计算肺含水率。结果与舱外组相比,舱室内爆炸冲击波压力持续时间达3倍以上,压力峰值高,反射波高,具有复杂波的特点。舱内组死亡率为53.8%,高于舱外组死亡率38.5%,而舱外组死亡率高于对照组(P<0.05)。大鼠爆炸伤同时放血致休克后,舱内组平均动脉压一直低于40mmHg,舱外组于爆炸后210min以前平均动脉压高于60mmHg,之后迅速下降,2组平均动脉压在爆炸后30、150、210min存在显著差异(P<0.05)。舱内组肺含水率在炸后270min明显高于舱外组(P<0.05),病理观察见舱内组肺组织损伤重,肺泡萎陷,组织间隙大量红细胞堆积,炎性细胞浸润,肺间隔增宽。动脉血氧饱和度(SaO2)、动脉氧分压[p(O2)]在舱内组低于舱外组,而红细胞压积(Hct)及乳酸(LAC)在舱内组高于舱外组(P<0.05)。结论复杂冲击波作用下,舱室内爆炸伤大鼠脏器损伤程度重,代偿能力较开阔地爆炸伤后失血休克大鼠弱,休克发生时间早,程度重,大鼠死亡率高。

舱室内爆炸伤复合失血致休克大鼠液体复苏的研究

目的比较高渗盐溶液与生理盐水用于舱室内爆炸伤复合失血致休克大鼠液体复苏的治疗效果。方法健康成年雄性SD大鼠147只,固定于模拟舱室内,点爆源距大鼠胸腹部中心11~12cm瞬时引爆,迅速抽离舱内烟雾。炸后将大鼠静置于实验台上测量炸后10min平均动脉压（MAP）并以此为零时相点,由股动脉导管匀速放血造成中度休克。将108只大鼠随机分为无复苏组（对照组）、生理盐水组（NS组）及高渗盐溶液组（HSD组）,每组36只。对照组致伤后不予治疗;NS组于伤后90min由股静脉匀速输入失血量3倍的NS,30min输注完毕;HSD组以4ml/kg匀速输入7.5%高渗氯化钠/6%右旋醣酐高渗盐溶液,5min输注完毕。各组分别于150、210、270min时点在存活大鼠中随机处死8只大鼠,测量血气指标,并收集肺、脑组织标本检测含水量。另39只大鼠同上分组,每组13只,致伤复苏方法同前,记录30、90、150、210、270min时点各组血压变化及死亡状况。结果对照组13只大鼠有6只死亡,NS组有3只死亡,HSD组大鼠全部存活至270min时点,组间存活率比较差异有统计学意义（P〈0.05）。伤后150min时点,NS组及HSD组大鼠MAP显著增高,210、270min时点NS组MAP逐渐降低,而HSD组降低不明显,270min时点各组间比较差异显著（P〈0.05）。在150、210、270min时点,HSD组大鼠肺、脑含水量逐渐下降,而NS组则有上升趋势,组间比较差异有统计学意义（P〈0.05或P〈0.01）。与对照组比较,HSD与NS对血气指标均有一定的改善作用,且在210min及270min时间点,HSD组pH值、PO2高于NS组,乳酸水平低于NS组（P〈0.05或P〈0.01）。结论 HSD可维持爆炸伤复合失血致休克大鼠血流动力学稳定,且在改善血气指标及肺、脑水肿方面的作用优于NS。

基于伯努利方程舱室内爆炸准静态泄压过程研究

为了研究舱室内炸药爆炸泄压过程参数变化规律,基于伯努利方程推导给出了一种计算泄压过程中准静态压力及速度时间历程的简化计算公式。采用自主开发的程序开展了不同泄压口大小、不同质量炸药下舱室内爆炸泄压数值计算,通过理论与数值计算结果的对比分析了公式中等熵指数的取值及影响因素。研究结果表明,泄压口大小对等熵指数影响很小,而炸药质量对等熵指数影响较大,随着炸药质量增大,等熵指数不断减小并趋于1.0。

复杂多舱室内炸药爆炸爆轰产物运动二维数值模拟研究

为了研究复杂多舱室空间内炸药爆炸后爆轰产物运动规律,采用三阶WENO有限差分格式,通过耦合求解两组分可压缩欧拉方程,自主编写了多舱室内炸药爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶上的竖直平板实验与数值模拟纹影图进行了对比,图中不同时刻的波系结构和台阶、竖直平板处绕射形成的漩涡结构均证明了文中程序开发的可靠性和正确性。采用验证的程序开展了复杂多舱室内炸药爆炸过程数值计算,探讨了复杂多舱室内炸药爆炸爆轰产物的传播路径及泄压口泄压对爆轰产物运动规律的影响。研究表明:舱室泄压对复杂多舱室内爆轰产物运动的影响,在爆炸初期较小,在爆炸后期较大;爆炸舱室内部泄压能显著地降低相邻舱室超压载荷强度(40%左右),减弱爆炸对相邻舱室的毁伤效应。本文的研究可为进一步探讨、考虑燃烧效应后爆轰产物扩张过程及爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。

多舱室内气云爆炸爆轰产物运动二维数值模拟

[目的]为了研究多舱室空间内气云爆炸后爆轰产物的运动规律,[方法]采用五阶WENO有限差分格式,通过耦合求解爆轰产物质量分数输运方程与可压缩欧拉方程,自主编写多舱室内气云爆炸过程二维数值计算程序。利用平面激波绕射矩形台阶试验验证本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序开展不同爆炸工况气云爆炸过程数值计算,探讨多舱室内爆炸过程中泄压、后燃烧能量加入对爆轰产物运动过程的影响规律。[结果]结果表明:增大泄压口尺寸,可加剧爆轰产物泄出过程;增大反应速率常数,可加速爆轰产物向相邻舱室的扩张过程。[结论]研究成果可为进一步考虑多组分复杂燃烧效应后爆轰产物扩张过程及毁伤评估提供一定的参考和指导。

密闭多舱室内柱形气云爆炸过程二维数值模拟

为了研究密闭多舱室空间内爆炸波传播过程及舱室壁面爆炸载荷分布特性,采用三阶WENO有限差分格式,编写了多舱室内爆炸冲击波二维数值计算程序。利用平面激波与矩形方腔相互作用实验验证了本文数值程序的可靠性与正确性。采用验证的程序开展了密闭多舱室内柱形高压气云爆炸波数值计算研究,探讨了多舱室内爆炸波传播路径,不同舱室内部爆炸载荷特性及爆源位置对爆炸载荷特性的影响规律。本文研究可为工程抗爆结构设计及爆炸毁伤评估提供一定的参考和指导。

舱室内爆炸压力载荷测试方法研究

针对装药在密闭或准密闭舰船舱室内的爆炸实验,研究首次反射冲击波和准静态压力两种毁伤压力载荷测试方法。分析了舱室内装药爆炸形成的首次反射冲击波和准静态压力两种载荷的频率与幅值特性,阐明了采用不同频响传感器分别进行测量的必要性和合理性;提出了采用高频压电传感器测量首次反射冲击波和低频压阻传感器测量准静态压力的传感器选型方法;给出了专用工艺工装设计以及传感器布设方法,其中尼龙套筒工装可有效起到绝缘和衰减应力波的作用,其内腔传压管设计可有效消除爆炸产生的高频信号和光、热信号对压阻传感器的干扰,从而保证了测试精度。进行了模拟舱室内的装药爆炸实验,所得测试数据与经典公式计算结果一致性良好。研究结果表明:所提出的舱室内爆炸毁伤压力载荷并行测试方法以及工艺工装设计合理可行,能够在获取足够精度的反射冲击波数据基础上更加精确地获取准静态压力峰值及衰减规律;为了准确获取舱室内爆炸压力载荷数据,在合理预估待测信号幅值范围前提下,首次反射冲击波测试采样率应为兆赫兹量级,准静态压力测试采样率应为千赫兹量级;为了防止干扰信号对测试的影响,应采用尼龙套筒工装并采用过盈配合的安装方法。

空中爆炸载荷作用下舰船结构动态响应研究

本文在空中冲击波和空中接触爆炸理论研究基础上,以某大型船舶典型舱段为研究对象,利用瞬态有限元分析软件MSC.Dytran详细研究了空中接触爆炸以及舱室内部爆炸载荷作用下舱段结构的动态响应过程,得到不同形式爆炸载荷作用下舱壁结构的破坏模式与毁伤特性,并将舱室内部爆炸与强力甲板外部接触爆炸进行了对比,得到了2种不同攻击方式下,舱段的响应特点及规律,为后续舰船结构的加强提供参考。

舱内爆炸大鼠血液动力学的早期变化

背景:已证实冲击波和烟雾均可引起机体显著的血流动力学紊乱,但对冲击波烟雾复合伤时血流动力学特点少有文献报道。目的:探讨舱室内爆炸复合有害气体对大鼠血流动力学早期变化的影响,评价脑钠肽做为冲击波烟雾复合伤早期检测损伤指标的可行性。设计、时间及地点:随机分组,动物实验观察,于2006-08/2007-08在解放军第三军医大学大坪医院野战外科研究所完成。材料:纳入健康雄性SD大鼠104只,随机分为3组:正常对照组8只,爆炸损伤组48只,复合损伤组48只。方法:将大鼠按模拟战位固定于模拟舱室内,0.4g黑索金点纸质爆源置于舱室中心爆炸,模拟冲击波烟雾复合伤模型。复合损伤组大鼠在爆炸后放置100s取出,爆炸损伤组大鼠爆炸后立即取出,正常对照组不做处理。主要观察指标:大鼠于伤后1,3,6,12,24,72h再次麻醉后行动脉插管观察心功能变化,并采血,运用双抗体夹心法检测血浆脑钠素蛋白水平,取心脏病理标本观察心肺组织病理变化。结果:与正常对照组比较,爆炸损伤组和复合损伤组大鼠心肺病理形态学,均有明显改变,且复合损伤组比爆炸损伤组损伤严重。爆炸损伤组和复合损伤组大鼠血浆脑钠肽在各时相点均高于正常对照组(P<0.05),复合损伤组高于爆炸损伤组(P<0.05)。左室内压最大下降速率、左室收缩压、平均动脉压与脑钠肽质量浓度的变化一致,而左室内压最大上升速率则呈负相关性。结论:脑钠肽可做为冲击波烟雾复合伤早期检测损伤指标,舱内爆炸烟雾复合伤对心肺损伤较单纯爆炸损伤更加严重。

舱室结构在舰炮弹药打击下毁伤评估仿真研究

设计了由2个舱室组成的某典型舰船舱室模型,通过数值仿真研究了奥托·梅拉76 mm舰炮半穿甲弹在舱室内爆炸对舰船舱室结构的毁伤效应。获得了奥托·梅拉76 mm舰炮半穿甲弹在舱室中心爆炸后在舱室甲板处冲击波超压峰值。利用爆炸冲击波对人员和设备的毁伤判据,评估了奥托·梅拉76 mm舰炮半穿甲弹在舰船舱室内爆炸后对舱室内人员及设备的毁伤效能。