战斗部舱内爆炸对舱室结构毁伤的实验研究

为探讨舰船抗爆抗穿甲防护结构设计,利用导弹模拟战斗部进行了舱室内部爆炸模型试验,研究内爆条件下高速破片和爆炸冲击波对舱室结构的联合毁伤效应,分析舱内爆炸环境下舱室板架结构的典型破坏模式.结果表明:模拟战斗部内爆载荷作用下舱室结构的整体变形以冲击波破坏为主;战斗部破片对舱壁板架产生侵彻穿孔破坏,并在近爆区板架上形成了破口密集区域;单个破口对舱室整体结构破坏影响不大,而密集破口区在后续冲击波作用下会发生撕裂,形成大破口,影响舱室整体结构性能.该研究结果,可用于指导舰船防护结构的设计.     

基于典型舰船结构特征的陆地靶标设计方案

[目的]舰船陆地靶标旨在为反舰导弹战斗部对舰船结构实际侵彻毁伤能力提供评判依据,目前以侵彻钢质均厚板的厚度标定反舰导弹侵彻能力。[方法]通过数值仿真,对反舰导弹侵彻典型舰船甲板板架结构的毁伤模式进行研究,得到板架毁伤模式和导弹运动规律与以往均厚板架差异较大。基于舰船板架实际破坏模式、弹道及导弹自身运动规律,同时考虑舰船材料和结构特征、动力学边界条件以及客观限制条件,提出多层舰船陆地靶标设计方案。[结果]通过对设计的陆地靶标进行数值预报,得到的靶标毁伤模式以及导弹运动规律与实际情况相近。[结论]研究表明,陆地靶标可反映导弹对水面舰船的实际打击能力以及实际毁伤效果。     

船内爆炸载荷特性及对舰船结构毁伤研究综述

反舰导弹是水面舰船生命力的主要威胁之一。科学认识导弹战斗部船内爆炸复杂毁伤元特性及其作用规律是舰船抗爆结构设计的重要前提。但迄今为止,船内爆炸冲击波、破片群及爆炸产物的定量表征、其对舰船的毁伤机理及数学规律研究远不充分。在梳理国内现有研究成果的基础上,分析了船内爆炸载荷特性及对水面舰船结构的毁伤特性,然后分别针对船内爆炸对结构的主要毁伤过程,分别在试验、理论分析及数值仿真方面的研究进展进行了综述,总结了在基础研究方面存在的不足,提出了尚需解决的问题,旨在为舰船抗内爆结构的研究与设计提供参考。     

舷侧防护结构抗导弹动能穿甲防护性能数值仿真

[目的]为了分析不同的舷侧防护结构抗导弹战斗部动能穿甲的防护性能,[方法]设计单层均质钢装甲结构、双层格栅防护结构等舷侧防护结构,采用数值仿真方法对比不同的舷侧防护结构阻拦中型亚音速半穿甲反舰导弹战斗部的效果。[结果]研究结果表明:采用形式简单的单层均质钢装甲作为舷侧防护结构时,需采用力学性能优良且厚度50 mm以上的某高强度钢,并且在实船应用中还应考虑薄、厚板间施工以及异种钢电位差腐蚀等问题;而采用双层格栅舷侧防护结构则可以避免上述问题。对于双层格栅防护结构,在重量一定的条件下,通过将重量资源分配给内层板以增加内层板厚度,可以显著提高双层格栅结构的整体防护能力。[结论]研究成果可为水面舰船抗导弹动能穿甲舷侧防护结构设计提供参考。     

战斗部破片侵彻舰船横舱壁结构的数值分析

半穿甲型反舰导弹主要通过破片侵彻能力和爆炸冲击波能量对目标构成毁伤作用。通过对爆炸破片特性和舰船横舱壁结构破坏模式的分析,采用合适的材料模型和有限元仿真技术,对战斗部破片侵彻舰船横舱壁结构的过程和毁伤效应进行动态描述,分析横舱壁在高速破片侵彻下的破坏机理。考虑破片的可变形性,给出破片侵彻的能量变化和舱壁结构的吸能特性,获得侵彻速度与横舱壁结构吸能的关系曲线,并比较舱壁板和骨材的吸能情况随侵彻速度变化的规律,为侵彻载荷工况下现代舰船横舱壁的防护设计提供参考。     

半穿甲型舰炮弹药打击舰船舷侧毁伤效果数值仿真

半穿甲型舰炮弹药在命中舰船舷侧后发生爆炸，在爆炸过程中弹丸的侵彻动能和装药产生的爆炸冲击波会对舰船舷侧结构造成毁伤。分析舰船舷侧的结构特性和弹目交会情况，采用数值仿真方法构建仿真模型，分析半穿甲型舰炮弹药在靶前炸、靶中炸、穿靶炸等工况条件下对舰船舷侧的毁伤效果。结合实尺寸舱室模型试验结果对毁伤效果进行验证，预测在实际作战时弹药起爆点位置、末端着速对舰船舷侧毁伤结果的影响。     

基于蒙特卡罗法的舰船目标毁伤概率分析

针对半穿甲战斗部侵彻舰船目标的毁伤概率研究提出一个新的毁伤概率计算公式,对该公式中的侵彻概率、弹体安定性满足要求的概率、冲击波毁伤概率和击中概率分别进行计算与分析。基于蒙特卡罗法仿真模拟半穿甲战斗部对舰船目标的打击,进行100次的独立重复仿真试验并且每次进行1 000次的模拟打击,求得各个设备被击中的概率。基于拉丁超立方随机抽样方法对毁伤概率公式中的相关参数进行有效性验证,验证结果表明拟合的函数关系与仿真结果之间误差在工程允许的范围内。     

反舰导弹舱内爆炸作用下舰船结构毁伤机理研究进展

反舰导弹对水面舰艇最主要的攻击模式是它侵彻舷侧后在舱内爆炸。论文系统总结了在反舰导弹舱内爆炸作用下舰船舱室结构毁伤机理的研究进展,论述了两种最重要的舱内爆炸载荷—高速破片群和舱内爆炸压力,分析了船体材料本构关系和模型的发展历程,回顾了在爆炸载荷作用下舰船板/加筋板/舱室动态响应的规律和毁伤模式。最后提出了反舰导弹作用下舰船结构毁伤机理的研究建议。     

爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱剩余特性研究

为了抵御水下武器对舰船结构的毁伤,大型水面舰船在舷侧要设置多层防护结构。针对破片对防护水舱的毁伤情况以及破片穿透水舱的剩余特性问题,应用ABAQUS软件,采用耦合欧拉一拉格朗日方法,数值模拟了不同形状、不同质量、不同长细比的爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱,特别是背水钢板的演变过程。通过对数值试验结果的分析得到了爆炸破片穿透舷侧防护水舱剩余特性的规律。研究表明,球状破片的剩余速度要比柱状破片的剩余速度大得多,并且破片细长比也是影响破片剩余速度的重要因素。     

爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱剩余特性研究

为了抵御水下武器对舰船结构的毁伤，大型水面舰船在舷侧要设置多层防护结构。针对破片对防护水舱的毁伤情况以及破片穿透水舱的剩余特性问题，应用ABAQUS软件，采用耦合欧拉—拉格朗日方法，数值模拟了不同形状、不同质量、不同长细比的爆炸破片穿透舰船舷侧防护水舱，特别是背水钢板的演变过程。通过对数值试验结果的分析得到了爆炸破片穿透舷侧防护水舱剩余特性的规律。研究表明，球状破片的剩余速度要比柱状破片的剩余速度大得多，并且破片细长比也是影响破片剩余速度的重要因素。     

中小型水面舰船抗毁伤结构设计初探

舱室内部爆炸载荷是反舰导弹毁伤水面舰船结构的主要载荷形式之一。以二次舱室内爆模拟毁伤效应试验为例，分析并指出内爆载荷作用下舰艇舱室结构的毁伤机理和典型破坏模式。在此基础上，结合现代中小型水面舰艇抗毁伤结构设计的最新发展，提出并较为深入地探讨了中小型水面舰船抗毁伤结构设计的基本原则与途径。     

爆破型鱼雷与目标交会条件研究

为深入开展爆破型鱼雷战斗部毁伤效能研究和水面舰船结构防护设计,研究爆破型鱼雷的2种攻击模式,以及在不同模式下的雷目交汇条件。结果表明:在舷侧接触爆炸模式下,雷目交汇条件主要考虑爆炸部位(船首、船中、船尾);老式直航鱼雷攻击水面舰艇时,接触爆炸在船首、船中、船尾部位呈均匀分布;现代智能鱼雷爆炸部位应以目标舰船中后部居多;在船底近距离非接触爆炸模式下,雷目交汇条件则主要考虑爆炸部位、爆炸深度和攻击角度。     

舱内爆炸准静态压力形成机理的研究

舱内爆炸准静态压力载荷是反舰导弹半穿甲战斗部最重要的破坏载荷之一。基于炸药爆炸过程中的化学反应过程和状态方程开展了准静态压力的理论分析与预测,并通过模型试验验证预测公式的正确性,讨论了在有无氧气环境下的准静态压力。研究结果表明:(1)舱内爆炸与自由场爆炸有较大的不同,除了多次反射的冲击波外,还存在准静态压力;(2)基于状态方程提出的准静态压力计算方法具有一定的预测能力;(3)需要氧气支撑的后续燃烧效应对准静态压力的形成至关重要。研究结果能为舱内爆炸作用下的舱室毁伤防护机理的揭示和防护设计提供有效支撑。     

反舰导弹战斗部近距空爆的毁伤威胁性分析

[目的]对于小口径舰炮的近距拦截而言,反舰导弹战斗部空中爆炸的威力场及其对大型水面舰艇的毁伤威胁性,一直是备受关注的问题。[方法]通过理论分析和基于缩尺战斗部的弹体破碎性试验,建立"捕鲸叉"反舰导弹战斗部的空爆威力场模型。综合考虑炸点相对位置、弹体速度和飞行姿态等因素,建立毁伤载荷对舰艇的作用模型;通过典型舰艇目标的易损性分析,提出大型水面舰艇的等效靶模型。[结果]经计算分析,获得了爆炸冲击波和破片对舰艇结构、舰载固定翼飞机、舰面技术装备以及舰员的毁伤威胁距离。[结论]所建立的模型和计算方法可用于"捕鲸叉"反舰导弹近距空爆毁伤威胁性的定量分析,可为相关研究提供依据和技术支撑。     

基于有限元分析的水面舰船抗损结构设计和强度校核

在现代海洋战争中,各种穿甲反舰导弹等武器可以击穿舰艇的舷侧,对船体结构造成致命的破坏。因此,研究和开发舰船的抗损坏结构,提高舰船的抗击打能力与结构强度有重要的意义。本文的研究对象主要分为2个方面:1)舰船抵抗外载荷的承载极限;2)舰船结构破坏后的剩余承载极限。本文基于有限元分析技术,在有限元仿真分析平台Ansys上建立了水面舰船的储油罐结构模型,并对爆炸载荷下的储油罐形变与受力进行仿真分析。     

反舰导弹战斗部破片对不同材料舰船结构的毁伤研究

通过对国内外反舰导弹及战斗部破片计算方法进行调研,针对典型导弹战斗部通过破片的半经验公式计算出相应的破片初速,破片数及质量分布,并针对不同的材料属性结合经验公式计算出不同钢板的击穿速度以及剩余速度等。对各种材料通过设置不同板厚并结合剩余速度和击穿速度的对比判断相应的击穿层数及毁伤效应发现,增加材料板厚的抗爆效果要比增加材料极限强度明显,为加强舰船结构的抗爆能力提供参考。     

舱内爆炸破片特性及其毁伤威力

运用非线性软件MSC/Dytran对反舰导弹在舰船舱内爆炸产生的高速破片载荷特性,包括破片初速、破片质量以及破片形状等进行有限元分析,并将数值模拟结果与经验公式计算值进行比较。通过破片高速侵彻一种初步设计的双层平板舱壁结构过程的动态模拟,确定破片能够穿透双层舱壁上下面板的临界质量;根据破片质量分布规律和双层舱壁结构的损伤情况,对破片的毁伤威力进行等级划分,为新型舰船舱壁结构的防护设计提供有效指导。     

攻角对半穿甲战斗部侵彻航母双层靶板的效应研究

采用数值仿真方法,建立半穿甲战斗部对航母双层板侵彻效应的数值仿真计算模型,并计算战斗部以6种不同攻角侵彻目标的动态响应过程。结果表明,攻角对战斗部侵彻航母双层靶的能力有显著影响。随着初始攻角增加,战斗部的靶后余速下降,当初始攻角为20°和25°时,战斗部未能穿透航母的吊舱甲板。战斗部撞击吊舱甲板的攻角相对于初始攻角均有所增加,严重影响了战斗部对吊舱甲板的侵彻能力。战斗部对目标的侵彻破坏模式均属于延性扩孔和冲塞破坏模式。战斗部侵彻航母双层靶的过载较大且高过载持续时间长。当攻角大于10°时,战斗部在侵彻第1层靶板时,横向过载比较明显,导致战斗部结构出现不同程度的弯曲变形,这些因素给战斗部的结构完整性、装药稳定性和引信可靠性带来严峻挑战。该研究可用于指导半穿甲战斗部设计及其毁伤效应研究。     

攻角对半穿甲战斗部侵彻航母双层靶板的效应研究

采用数值仿真方法,建立半穿甲战斗部对航母双层板侵彻效应的数值仿真计算模型,并计算战斗部以6种不同攻角侵彻目标的动态响应过程.结果表明,攻角对战斗部侵彻航母双层靶的能力有显著影响.随着初始攻角增加,战斗部的靶后余速下降,当初始攻角为20°和25°时,战斗部未能穿透航母的吊舱甲板.战斗部撞击吊舱甲板的攻角相对于初始攻角均有所增加,严重影响了战斗部对吊舱甲板的侵彻能力.战斗部对目标的侵彻破坏模式均属于延性扩孔和冲塞破坏模式.战斗部侵彻航母双层靶的过载较大且高过载持续时间长.当攻角大于10°时,战斗部在侵彻第1层靶板时,横向过载比较明显,导致战斗部结构出现不同程度的弯曲变形,这些因素给战斗部的结构完整性、装药稳定性和引信可靠性带来严峻挑战.该研究可用于指导半穿甲战斗部设计及其毁伤效应研究.     

基于动态规划的反舰导弹火力分配优化方法

远程精确打击是反舰导弹攻击的必然趋势和高技术战场的主要特点。导弹攻击是打击敌水面舰船的主要手段,如何充分发挥反舰导弹的作战效能,减少不必要的浪费就成为战前制定作战方案以及实施作战指挥时必须解决的首要问题,而火力分配则是其中的一个重要环节。