国外舰载设备抗冲击考核研究方法概述

舰艇在水下非接触爆炸中,舰载设备的抗冲击能力最弱,各海军强国十分重视舰载设备抗冲击考核研究工作.目前国外对舰载设备的考核研究主要通过冲击机试验、浮动冲击平台试验、仿真计算实验及实船爆炸试验四种方式进行.本文对国外舰载设备的抗冲击考核研究方法进行归纳总结,对国内开展舰载设备的抗冲击考核研究提供参考.     

近场水下爆炸载荷对舰船结构的局部毁伤特性

主要采用任意的拉格朗日-欧拉（ALE）方法的LS-DYNA软件,对舱段结构在水下近场爆炸与水下接触爆炸情况下的毁伤特性进行研究.为验证该方法的有效性,首先运用该方法对TNT炸药在水下爆炸产生的冲击波峰值进行模拟,将模拟得到的仿真值与经验公式的计算值进行对比,从而验证该方法的有效性.运用该方法对平板水下接触爆炸实验进行验证,将模拟结果与试验结果进行对比,进一步验证ALE方法的有效性.最后,采用ALE方法分别对不同结构型式的舱段在水下近场爆炸与水下接触爆炸进行数值模拟,研究不同结构型式舱段结构在不同工况下的毁伤特性,定量分析破口大小与结构毁伤模式.      

集群系统在水下爆炸仿真中的应用

为提高水下爆炸仿真计算效率,对集群系统进行水下爆炸仿真进行了研究,构建了适用于水下爆炸仿真的高性能计算平台,并基于ABAQUS非线性有限元分析软件进行并行计算,结果表明集群系统大幅提高了计算效率,为开展水下爆炸大规模仿真研究提供参考。     

壳体结构受水下爆炸的危害距离讨论

研究了圆柱壳体受爆炸冲击波和初始静压力作用下发生屈曲的爆炸距离，根据壳体失稳给出抗水下爆炸的一种危害距离的估算方法，其结果与实验值相符。     

半月历史里程碑(2月16日～29日)

16日 1937年美国化学家科罗瑟斯为他的研究小组研制成功的尼龙取得专利。1959年菲德尔·卡斯特罗担任古巴总理。1960年美国核潜艇“特里顿”号开始世界首次水下环球航行。17日 1859年威尔第的歌剧《假面舞会》在罗马首演。1864年在美国南北战争中首次成功地进行了潜艇攻击,南军潜艇“亨雷”号击沉一艘北军军舰,但强烈的爆炸也炸毁了潜艇本身。1904年普契尼的歌剧《蝴蝶夫人》在米兰首演。     

实船水下爆炸冲击试验测量技术

实船水下爆炸冲击试验是舰船抗冲击技术研究的重点内容,测量技术是实船水下爆炸冲击试验中的关键技术.本文从实船水下爆炸冲击试验测量需求、测点管理、测量仪器参试要求、测量仪器冲击防护、测量导线布置、测量控制系统、测量数据初步处理以及测量数据库等方面对试验测量技术进行了较为全面的分析研究,构建了完整的试验测量技术框架,将为中国实船水下爆炸冲击试验测量技术的深入研究和测量工作的有效开展提供有力的参考和支持.     

水下爆炸研究现状及发展方向展望

水下爆炸研究带有明显的军事目的,在中国越来越受到重视.在对国内外及研究内容进行了归纳分类,并对水下爆炸能量释放及传播规律、水下爆炸毁伤机理与效应评估、水下爆炸测试技术、水下爆炸仿真技术4方面研究内容进行了综述.根据国内外研究进展,对今后水下爆炸研究内容及发展方向进行了展望.     

混凝土重力坝接触爆炸的响应及破坏特性分析

运用显式非线性动力分析程序LS-DYNA模拟正常蓄水位及空库条件下混凝土重力坝接触爆炸.考虑爆炸荷载作用下混凝土的高应变率的影响,采用HJC(HolmquistJohnson-Cook)本构模型模拟坝体混凝土的损伤破坏及塑性变形的破坏特性.首先构建炸药-空气-水-混凝土试块模型并对其进行了模型验证.然后构建炸药-空气-库水-坝体-地基之间的动态全耦合模型,并对正常蓄水位与空库条件下TNT炸药接触爆炸的大坝动态响应及破坏特征进行了分析.研究结果表明:运用该方法研究混凝土重力坝水下接触爆炸引起的结构动力响应问题,具有稳定的可靠性,弥补了试验研究的不足.正常蓄水位下,在上游布置炸点对坝体的动力响应及损伤程度影响更大,因此在研究大坝抗爆性能时,应重点关注正常蓄水位条件下大坝上游侧炸点水下接触爆炸时大坝的破坏特性.     

典型舰船结构的水下爆炸耦合毁伤研究进展

随着精确制导、控制及超空泡技术的快速发展和应用，水下武器的命中精度和航行速度不断提升，对水下武器的高效毁伤能力提出了新的需求.水下武器攻击舰船目标时，爆炸冲击波、壳体碎片、气泡脉动、气泡射流以及空化效应等多种毁伤元共同对舰船目标造成毁伤破坏；此外,多发水下武器时空协同作战会对舰船目标造成耦合毁伤破坏.因此，研究多类型毁伤元、多发武器对舰船目标的耦合毁伤机理及模式是提升水下武器毁伤能力的关键.基于此，对比分析了水下接触爆炸、近距离爆炸以及中远距离爆炸时毁伤元耦合毁伤模式的区别.并从理论研究、仿真模拟以及试验验证等方面，对多类型毁伤元的耦合毁伤机理、典型舰船结构的耦合毁伤效应及基于时空协同的多发弹耦合毁伤作用的研究进展进行了梳理和归纳.在此基础上总结了现阶段针对舰船目标的水下爆炸耦合毁伤研究结果，对水下武器高效毁伤的研究方向进行了探讨，旨在为水下武器的高效毁伤技术研究提供参考.     

舰船水下非接触爆炸抗冲击技术综述

舰船水下非接触爆炸抗冲击技术是提高现代舰船生命力和战斗力的重要内容,也是一项多学科、多领域交叉的系统工程,正日益受到重视.本文对该技术的体系构成、主要特点、核心问题、关键技术及其发展趋势进行了全面总结,深入分析了舰船抗冲击技术的国外发展状况和中国的差距,提出了中国开展舰船抗冲击技术的主要方向,并强调将该技术与舰船研制进程紧密结合是提高中国舰船抗冲击性能的必由之路.     

壁厚对泡沫铝填充钢管的抗爆性能数值模拟研究

为了研究壁厚对钢管泡沫铝填充结构在水中抗爆炸冲击性能,利用ANSYS/LS-DYNA对不同壁厚的钢管泡沫铝填充结构进行了数值模拟,比较了不同厚度情况下的数值模拟结果.结果表明,通过和经验公式计算结果对比,水下爆炸冲击波压力值和经验公式计算值二者接近,随着钢管壁厚的增加,钢管在水下爆炸冲击波作用下的挠度变形明显减小,钢管抗变形能力提高,泡沫铝中的压力和动能不断减小,在同一爆炸冲击波强度作用下,钢管壁厚和填充的泡沫铝之间存在一个合理的设计值,使钢管和泡沫铝的抗爆炸冲击性能都得到最大的利用.     

不同敏化方式的乳化炸药水下爆炸能量测试

利用水下爆炸测试系统，对使用化学敏化剂亚硝酸钠、物理敏化剂膨胀珍珠岩和玻璃微球敏化的乳化炸药的水下爆炸能量进行了实验研究，比较了在相同条件下三种敏化方式的乳化炸药的水下爆炸能量。研究结果表明：在相同条件下，玻璃微球敏化的乳化炸药的水下爆炸能量最大，亚硝酸钠敏化的乳化炸药的水下爆炸能量次之，珍珠岩敏化的乳化炸药的水下爆炸能量最低。     

船舶设备强碰撞中型冲击机冲击特性

强碰撞中型冲击机是用于考核船舶设备(重量范围在120~3 350 kg)的抗水下非接触型爆炸能力的试验设备。国外相关领域的研究进展很少见诸发表,目前国内的冲击试验机的研制只能大致参照美相关标准规范而进行,缺乏对其中各项技术指标的具体掌握与理解。通过分析实际船舶设备在水下非接触爆炸中的冲击环境,为中型冲击机数学模型、最大冲击速度、后制动距离和标准安装支架要求找到理论依据;并在保证波形失真率的情况下,优化砧台结构;之后通过数值模拟与具体冲击试验相结合,得到中型冲击机砧台速度与载荷速度的关系,以及低通滤波、后制动距离及摆锤高度对载荷冲击谱的影响。     

强碰撞中型冲击机冲击特性分析

强碰撞中型冲击机是用于考核船舶设备(重量范围在120 kg—3 350 kg)的抗水下非接触型爆炸能力的试验设备。国外相关领域的研究进展很少见诸发表,目前国内的冲击试验机的研制只能大致参照美相关标准规范而进行,缺乏对其中各项技术指标的具体掌握与理解。本文通过分析实际船舶设备在水下非接触爆炸中的冲击环境,为中型冲击机数学模型、最大冲击速度、后制动距离和标准安装支架要求找到理论依据;并在保证波形失真率的情况下,优化砧台结构;之后通过数值模拟与具体冲击试验相结合,得到中型冲击机砧台速度与载荷速度的关系,以及低通滤波、后制动距离及摆锤高度对载荷冲击谱的影响。     

UUV与潜艇协同作战模式及关键技术研究

潜艇的隐蔽性是其威慑力关键所在,这也导致其信息保障较为匮乏,对战场态势的掌控能力有限。结合潜艇的典型运用模式,阐述了水下行动面临的主要问题;基于潜艇和UUV的技战术特点和未来水下战场环境的复杂性,构建、研究UUV与潜艇协同的攻防体系和典型作战模式;最后,围绕潜艇指挥控制、水声通讯、组网协同和UUV技术等方面,对相关技术进行了系统研究和论述。     

私人豪华潜艇

美国潜艇有限公司设计并制造了一艘西雅图1000型个人用豪华潜艇。该潜艇可乘坐11人，下潜到水下1000英尺的深度。乘坐该潜艇犹如置身在五星级旅馆中，可以在公海游弋，也可在水下停留数日。乘员舱内保持着和水面一样的压力。     

水下和海底大地坐标的精确测量

潜艇水下高精度定位，长期以来一直是水下导航定位领域的一个难题．为了解决潜艇在水下长时间航行过程中的高精度定位问题，提出了一种比较实用的解决方案．该方案构建了由DGPS定位和水声定位相结合的水下定位系统．系统采用系缆浮筏作为潜艇，利用DGPS进行水下定位的中继站，利用水声相对定位技术将：DGPS水面定位向水下延伸，使潜艇在工作潜深就可以直接获得自身的大地经纬度坐标．系统将DGPS的优良性能与超短基线在水下定位中的优势很好地结合在一起，其定位精度可以保证与DGPS水面定位精度在同一量级。     

基于多级层次结构的潜艇作战效能水下环境影响评估

为了评估水下环境对潜艇作战效能的影响,针对水下环境特征和潜艇作战效能属性,采用层次分析法构建潜艇综合效能评估模型的层次结构;用灰色关联方法进行潜艇的一级评估,得出航行安全、战术隐蔽和鱼雷攻击等3项效能指数;在一级评估基础上,采用模糊向量方法实行潜艇的二级评估,得出潜艇的综合作战效能指标.通过模型仿真实验,得到影响评估的量化结果.该结果基本反映了水下环境对潜艇作战的影响程度.     

空中和水下爆炸时钢筋混凝土板动态响应对比分析

 利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土板在不同介质中（空中和水下）爆炸的数值模型,在对比分析爆炸冲击波在空中和水下传播特性的基础上,研究了空中和水下爆炸冲击波对钢筋混凝土板动态响应及损伤程度的影响,并对比分析了不同炸药量及起爆距离对钢筋混凝土板在空中和水下爆炸时动态响应的影响规律。研究表明,在近爆区域内,爆炸冲击波在空中和水下的传播特性存在较大的差异：在空中的传播速度较水下快,并且冲击波压力在空中衰减较水下快;但水下爆炸冲击波压力峰值较空中爆炸大很多,对钢筋混凝土板的潜在破坏能力较强。两种介质中爆炸时钢筋混凝土板的破坏形态对比分析,发现无论是迎爆面还是背爆面,同等炸药量及起爆距离下水下爆炸时混凝土板损伤程度均较空中爆炸时大。     

接触爆炸载荷下波纹钢加固钢筋混凝土板毁伤特征分析

为探究波纹钢加固钢筋混凝土板的毁伤特征,设计了波纹钢加固钢筋混凝土靶板,开展了波纹钢加固钢筋混凝土板的接触爆炸实验,获得了构件典型的毁伤特性,论证了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗爆性能.采用有限元软件LS-DYNA对比了等质量的波纹状混凝土板、等质量平板混凝土板、等质量平钢板混凝土板的破坏模式,研究了波纹钢加固钢筋混凝土板的抗接触爆炸性能,获得了波纹钢加固钢筋混凝土板在不同接触爆炸载荷下钢板的跨中位移变化规律,给出了在接触爆炸载荷作用下波纹钢加固钢筋混凝土板的薄弱方向. 基于量纲分析,建立了该波纹钢截面形状下波纹钢加固钢筋混凝土板的跨中位移关于炸药质量的工程经验公式.