水下接触爆炸下夹芯式防雷舱抗爆效能研究

为进一步提高防雷舱的水下防护能力,将夹芯结构应用于防雷舱。采用有限元数值模拟方法,从防雷舱主要舱壁板典型时刻载荷承载特性及各部分结构吸能特性两方面对夹芯式防雷舱在水下接触爆炸载荷下的防护效能与机理展开研究。研究结果表明:相比于柔性大变形式防雷舱中的平台结构,夹芯式防雷舱中的芯材结构对其前舱壁的支撑作用、对所传递载荷的缓冲能力及吸能效果都有明显的增强,可有效提高防雷舱的防护能力;泡沫铝置于弧形板间并不能充分发挥泡沫铝材料的变形吸能特性,弧形板置于液舱中将导致液舱水中的能量汇聚。

水面舰艇舷侧防雷舱结构水下抗爆防护机理研究

在文献[1]朱锡等人关于水面舰艇舷侧防雷舱结构模型抗爆试验研究结果的基础上,分析了水面舰艇舷侧防雷舱各层防护结构在舷侧遭受水中兵器接触爆炸时的破坏模式,从能量的角度计算了各个防护层的吸能率。提出能量流的概念,揭示了水面舰艇舷侧防雷舱的防护机理,从而为防雷舱的防护设计提供了理论基础。

水面舰艇舷侧防雷舱结构模型抗爆试验研究

对水面舰艇防雷舱结构模型进行水下抗爆能力系列试验,探讨了有无水中防御结构的利弊及防护效果。系统研究了舰艇舷侧防御结构在水下爆炸载荷作用下的破坏机理,并对防雷舱进行水下抗爆设计。经过一系列的模型试验,证明设计水下舷侧防雷舱结构能够大大减小水下接触爆炸对舰体的破坏作用,防止重要舱室进水,从而使结构的水下抗爆能力得到有效提高。

大型水面舰艇防雷舱结构防护机理数值仿真

为研究大型水面舰艇防雷舱结构的防护机理,运用MSC.Dytran,建立多材料和多耦合面的流固耦合模型,模拟了典型防雷舱结构在水下接触爆炸作用下的变形与破坏,并与试验结果进行对比,验证该方法的正确性.在综合分析防雷舱结构破坏的基本过程、外板对冲击波的响应、第1层空舱和液舱防护机理的基础上,分析了水下接触爆炸时冲击波荷载和气泡膨胀荷载分别对防雷舱结构的作用机理,研究了防雷舱结构对水下接触爆炸的防护机理.结果表明:外板是防护冲击波的主要载体,高速度破片的防护主要依赖防护液舱,而气泡膨胀荷载的防护则需要第1层空舱的舱壁结构整体承担.

高速破片在防雷舱结构中引起的冲击荷载的理论研究

运用一维平面波理论,研究大型高速破片在防雷舱结构中引起的冲击荷载,得到了初始冲击荷载的理论公式。与有限元计算结果进行比较,证明了理论公式的正确性。运用理论计算公式分析了破片参数对冲击荷载的影响,结果表明:破片速度与冲击荷载峰值成正比,速度越快,峰值越大;速度越慢,峰值越小。而破片速度对冲击荷载的衰减没有影响,即不同速度的破片在水中引起的冲击荷载具有相同的衰减规律。不同厚度破片引起的冲击荷载的具有相同的峰值,但有不同的作用时间。破片的越厚,荷载作用时间越长;破片越薄,荷载作用时间越短。最后基于理论分析确定了几何衰减的函数形式,采用数值试验数据进行回归分析,得到了冲击波的几何衰减系数。

防雷舱结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤研究

通过实验以及数值模拟,开展了防雷舱结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤研究,探讨冲击波在多介质结构中的传播规律及其对结构的毁伤机理。结果表明:相同爆炸当量条件下,爆破型装药仅对空舱产生破坏,防雷舱的多介质复合结构对冲击波具有较强的衰减作用,聚能型装药形成的侵彻体可造成液舱前板及后板的穿孔,孔径约为装药直径的1/3~1/2。加宽液舱以及加厚液舱后板可以增强防雷舱的抗爆能力。

水下接触爆炸下液舱前置型防雷舱的动响应分析

为探讨防雷舱结构设计,采用有限元方法对同一防雷舱结构的典型模式和液舱前置模式进行数值仿真计算,通过对典型模式与实验结果的对比,验证了数值计算方法的有效性。着重分析了液舱前置对防雷舱结构动响应过程、失效模式及防护效能的影响,并分析了其形成机制。从结构破坏过程、载荷特性、吸能特性三个方面对比了两种模式的差异,探讨了两种模式防雷舱结构的防护机理,为舰船水下舷侧防护结构的工程设计提供了参考。

水下舷侧防雷舱结构防护效能评估方法研究

为评估大型水面舰艇舷侧防雷舱结构的防护效能,基于动力学和能量原理提出防雷舱结构防护效能评估的基本思路及方法。利用高速破片的穿甲能力和在不同介质中的速度衰减规律评估液舱吸收高速破片的效能;根据波动理论和能量原理确定高速碎片以及爆炸产物对液舱内壁的冲击载荷,并结合能量原理提出液舱内壁的破损判别准则。对典型防雷舱结构模型的液舱吸收效能和液舱内壁防护效能进行计算评估,评估结果与模型试验结果吻合良好。

大型水面舰艇舷侧水下防雷舱吸能结构论证设计

分析了大型水面舰艇舷侧水下防雷舱的设计 ,根据板的破坏模式进行了吸能量的计算 ,分析并比较了防雷舱的传统设计与在此基础上加吸能结构后各自的吸能量 ,从而得出了防雷舱的一种新的结构设计 .

水下接触爆炸下舷侧防雷舱吸能结构形式试验研究

为探究夹芯结构在水下舷侧防雷舱中应用的可行性,比较了不同结构形式防雷舱的变形吸能特性。设计了4种不同吸能结构形式的防雷舱,并分别开展了300 g TNT水下接触爆炸毁伤试验。通过对比分析防雷舱内部舱壁板的变形破坏情况发现:以液舱内壁柔性大变形进行吸能的结构形式,边界必须有强支撑结构,支撑不足时难以发挥薄膜拉伸吸能效果;利用液舱内壁-弧形板-吸能舱内壁整体变形吸能的吸能舱夹芯结构形式,弧形板在为液舱内壁提供有力支撑的同时还可随液舱内壁共同变形吸能,有效提高防雷舱的防护能力;进一步在弧形板间添加泡沫铝,未能取得更好的防护效果;弧形板前移至液舱的夹芯结构形式,弧形板的设置导致水中能量未能充分耗散至整个液舱,能量的汇聚致使内部舱室产生了更严重的破坏。

夹芯强度对新型液舱防护效能的影响

舰船防护液舱在高速弹体作用下会发生大变形,防护难度较大。文章对新型防护液舱结构进行了分析,建立了含方格夹层板的液舱结构模型,通过与实验数据对比验证了数值计算方法的有效性,并对不同弹体速度、不同芯层强度下的夹层板防护效能进行了比较,并进行了机理分析。研究结果表明:(1)适当降低芯层强度能降低液舱前后板测点的压力载荷和比冲量,明显降低液舱前板的塑性变形;(2)芯层强度降低提高防护效能的主要机理是减小了液舱中的超空泡滞后流;(3)液舱新型防护夹层设计应考虑具体侵彻弹体载荷,适当降低芯层强度的同时应避免防护夹层前后壁发生贴合碰撞。研究结论为新一代航母防护液舱设计提供了参考。

海战中的庞然大物——战列舰

所谓战列舰,是指装有威力很强的大口径舰炮、有很厚装甲与防雷舱的大型远洋水面战斗舰艇。在第二次世界大战结束之前相当长的时间里,战列舰是海战中夺取制海权的主战舰种。其名称起源于300多年前的木帆战舰时代,当时的战舰在各层甲板的两舷都开有很多炮眼(舷门),内侧布有火炮,使用时将舷门打开,把炮口推到舷外;为了增加作战效果,在战法上往往是战舰排列成单纵队对敌舰集火射击,因此,就把这吨位大、防护好、火力强的大型主力战舰称之为“战列舰”。