舱内爆炸冲击载荷特性实验研究

探讨有/无防护舱壁结构对典型舱室在战斗部内爆下载荷及毁伤特性的影响,指导舰船重要舱室的防护设计。

设计典型的双舱结构模型,以大舱室模拟爆炸当舱,小舱室模拟重要舱室,开展常规钢制舱壁与多层含液防护舱壁这2种舱室结构在6.12 kg TNT带壳装药内爆作用下的载荷及毁伤对比试验,分析破片及冲击波载荷特性,以及结构破口及变形毁伤特征。

结果显示,柱锥形战斗部前端产生的破片的飞散角基本一致,且前端的破片数量少于环向破片数量;爆炸冲击波有明显的角隅汇聚特点,冲击波能量会随结构的强弱发生流向改变,整体能量更易向结构较薄弱处倾泻;在冲击波和破片的联合毁伤下,常规钢制横舱壁中心会产生大破口,而多层含液防护舱壁则仅迎弹面有较大的塑性变形及少量破片穿孔,背弹面结构完整;多层含液防护舱壁能有效阻止爆炸能量传递至邻舱,但会加剧爆炸当舱的结构毁伤。

“疏堵”（舱壁加强或减弱）防护设计方法在舰船重要舱室防护中具有重要的实用价值。

     

典型舱室结构内爆毁伤效应

为研究内爆载荷下的典型舱室结构毁伤效应,针对大型舰船的典型舱室结构,结合冲击波载荷的经验计算公式,采用一种简化算法对爆炸舱室板架整体损伤情况进行计算,并使用数值仿真方法进行验证。分析常规反舰导弹作用下的典型舱室结构毁伤模式。根据相关大尺度模型内爆试验结果,研究爆炸舱室板架失效模式,并用试验结果对简化算法再次验证。结果表明,该简化算法具备一定的可靠性和准确性。     

冲击波作用下变形圆板表面载荷研究

为了能够快速确定爆炸冲击波作用下变形圆板表面的载荷大小,首先,通过数值模拟方法探究了爆炸冲击波与固支圆板的相互作用过程,获取了变形圆板表面爆炸载荷的分布规律。然后,引入量纲分析,探究了圆板半径、厚度、爆心距圆板的距离、目标点距圆心的距离以及TNT当量等因素对变形圆板表面爆炸载荷的影响。最后,结合数值仿真和量纲分析,推导了变形圆板表面任意一点处爆炸载荷（最大冲量）的计算公式。结果表明,在变形圆板表面,爆炸载荷的分布非均匀,圆板中部压力峰值和冲量较边缘高;推导的公式能够较好快速计算出圆板表面载荷。研究结果可为相关防护结构设计和安全评估提供快速简单的参数输入。     

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。