水下爆炸作用下水面舰艇舰体结构毁伤测量方法

为准确测量水面舰艇舰体结构在水下爆炸作用下的毁伤程度,客观评价水中兵器毁伤能力和作战效能,基于水下爆炸对水面舰艇舰体结构的作用形式和毁伤方式,建立舰体结构的等效模型,分析舰体的薄弱环节,并将这些薄弱环节作为重点测量部位。结合工程实践和海上试验经验,在科学客观测量结构毁伤的同时,优化测点和传感器布设,研究设计了水下爆炸作用下水面舰艇舰体结构毁伤测量优化方法。该方法的提出为有效测量水爆作用下水面舰艇舰体结构毁伤提供参考。     

基于动力缩聚法的舰艇冲击响应数据扩展方法研究

由于舰艇平台和系统的庞杂和测试系统规模的相对受限,舰艇水下爆炸冲击响应数据总是难以满足需求。基于动力缩聚法的基本原理,对舰艇冲击响应数据扩展方法进行研究。建立舰艇局部结构有限元模型,获取其总质量和刚度矩阵;并将已知冲击响应自由度和待扩展自由度分离,建立两组自由度的转换矩阵,从而将少数测点数据扩展为所关心节点的冲击响应数据。经舰艇水下爆炸冲击试验数据的验证表明该方法可实现试验数据的扩展。     

大开口对船体结构抗冲击性能的影响

舰艇在设计过程中不可避免地会出现大开口部位,这类部位对舰艇的结构强度、稳定性等都有比较严重的影响。特别是在舰艇遭受到水下非接触爆炸冲击载荷作用以后,会引起拉伸/压缩的交变载荷,在船体结构大开口角隅处产生应力集中现象。本文通过建立舰艇船体结构冲击响应有限元分析模型,计算分析了在不同海况下舰艇遭受到水下非接触爆炸冲击后结构大开口角隅处的应力及其储备系数。研究结果表明,结构大开口部位公共角隅处的安全储备系数较小,应力集中现象明显,在进行舰艇船体结构抗冲击设计与评估等研究过程中需要予以考虑;此外,对于相同爆距,遭受水下爆炸冲击的舰艇船体结构在静水弯矩工况下的安全储备系数一般大于六级海况下的情形,这说明波浪弯矩导致的舰艇中拱或中垂加剧了结构大开口部位角隅处的应力集中现象。     

铝氧比对CL-20 基含铝炸药水下能量输出结构的影响

为增强摧毁舰艇的能力,对CL-20 基含铝炸药的铝氧比(Al/O)对水下能量输出结构的影响进行研究。设 计不同Al/O 的CL-20 基含铝炸药配方,采用水下爆炸威力实验,对几种混合炸药配方的水下能量输出结构进行分 析,剖析了Al/O 对CL-20 基含铝炸药的水下冲击波能、水下气泡能以及水下能量输出结构的影响规律。实验结果 表明：CL-20 基含铝炸药水下的冲击波能、气泡能和总能量随Al/O 的增加呈现先增加后减少,且水下爆炸总能量在 Al/O 为0.75 左右时有一个最大值,约为6.43 MJ/kg。     

水面舰船结构在水下近场爆炸作用下冲击响应研究

水面舰船结构爆炸毁伤是舰船生命力研究的重要内容,也是分析舰载设备及人员毁伤的基础。为提高对舰艇等目标的打击能力,各国大力发展精确制导技术。目前精确制导引信使鱼雷能贴近船体表面接触爆炸,对舰船的船体结构造成严重毁伤。由于兵器水下近场爆炸毁伤复杂性,使之成为国内外研究的热点。采用水中近场爆炸毁伤模型,利用自编程序和商业程序相结合的方法,将冲击波和气泡射流的联合载荷加载到近场结构上进行仿真计算;对舰船结构在水下近场爆炸作用下毁伤特性进行试验研究。仿真计算结果与试验结果吻合较好。     

沉底水雷毁伤能力研究

为了科学准确评价沉底水雷的毁伤能力,研究了水下爆炸对舰船的破坏作用、舰船破坏标准、沉底水雷打击能力设计指标及水雷毁伤战例,分析了沉底水雷毁伤能力工程设计标准与战例中舰船毁伤的吻合情况;结果发现：对于新型装药沉底水雷对现代作战舰艇的毁伤情况,目前的沉底水雷毁伤能力工程设计标准应用有较大的局限性;标准忽视了装药爆炸能量输出结构差别、舰船结构特性及防护能力差别对毁伤效果的影响,因而不适用于新型装药水雷对现代舰艇的毁伤情况;提出了水雷毁伤能力能量评价方法和评估模型,在实船试验基础上建立舰船能量破坏标准,以此来评价水雷的毁伤能力。     

动态设计分析方法的舰船甲板设备垂向冲击环境分析

应用动态设计分析方法(DDAM),考核了水面舰艇四联装反舰导弹发射装置垂向抗冲击性能。建立了水面舰艇水下非接触爆炸物理模型,计算不同工况下水面舰艇甲板设备垂向响应及反应谱。应用板理论建立舰船甲板一阶等效动力模型。结合甲板设备反应谱与舰船甲板等效动力模型,采用联邦德国军舰建造规范BV 043/85规定的正负三角波作为加载波形,计算得到不同安装质量甲板设备的冲击反应谱设计谱值。结果表明,DDAM规定的舰船设备冲击环境与1 000 kg TNT当量装药,水下距舰船60~100 m远爆炸产生的冲击环境相当。同时,依据我国舰艇自身的特点,设计了不同工况下,不同安装质量设备的舰船甲板设备垂向设计谱值。得到的设计谱规律正确,数值合理。     

反鱼雷鱼雷毁伤效果计算分析

水下爆炸冲击下的鱼雷结构动力学响应特性研究和对来袭鱼雷毁伤效果的评定对反鱼雷鱼雷研究具有重要的应用价值.本文以MSC.Dytran有限元计算分析软件为平台,建立了ATT攻击对象的结构有限元计算模型、ATT的炸药模型以及水域模型,并进行了仿真计算,得出了炸药水中爆炸形成的冲击波的传播和作用过程,以及冲击波作用在雷体上的动态响应过程,分析了不同施爆距离、不同水下深度对雷体动态响应的影响.并参考国内外目前普遍应用的舰艇毁伤标准,根据假想模型的仿真计算结果,进行了ATT硬毁伤半径和软毁伤半径的评定,初步得出了ATT对来袭鱼雷的毁伤规律.     

穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室内爆炸毁伤效应研究

为了研究穿爆战斗部装药对舰艇组合舱室的毁伤效应,运用有限元软件ANSYS-DYNA进行舱室内爆炸仿真。分析了爆炸载荷作用下主舱和后邻舱舱内流场分布、压力变化及其破坏模式,评估了穿爆战斗部装药对组合舱室的毁伤效果。两级装药爆炸产生的冲击波相互作用,提高了主舱室内的冲击波峰值和准静态压力值,增强了对主舱室的毁伤能力,能够实现对舰艇组合舱室的高效毁伤。研究结果为舰艇组合舱室毁伤评估提供了参考。     

典型舰艇设备在水下爆炸作用下的安全距离

运用有限元分析程序ABAQUS对某型舰艇进行冲击响应的数值模拟,分析爆炸攻角给舰船结构和设备动态响应带来的影响。重点分析了舰船设备在水下爆炸作用下的安全距离,得出:水下爆炸载荷作用下舰船结构响应具有局部性,垂直迎爆时船体的受冲击范围和强度较大;同等炸药量、相同爆炸距离时,辅机垂向瞬时加速度响应随着爆炸攻角的减小而减小,而垂向剩余加速度响应则是60°时最大,90°时略小,30°时最小;同一炸药量时,辅机安全距离也是60°时最大,90°时略小,30°时最小。     

鱼雷近场爆炸复杂载荷及对舰船毁伤模式

为科学评估鱼雷水下爆炸对舰船毁伤效能,基于非线性显式动力学分析软件LS-DYNA建立近边界水下爆炸数值分析模型.将近自由液面边界条件下的爆炸载荷计算结果与文献[6]经验公式及文献[17]试验结果对比,验证所建立的数值模拟方法能较好地反映近场水下爆炸的冲击波压力及多次气泡脉动过程.利用该技术构建与实战边界条件贴近的数值仿...     

反舰导弹战斗部的侵彻爆炸毁伤效应研究

反舰导弹半穿甲战斗部主要利用其侵彻能力和爆破能量对目标构成毁伤作用。通过对目标结构特性的分析,采用合适的材料模型对导弹不同入射角攻击不同厚度和加筋特征的结构板进行了多工况的预测,比较了大筋与小筋及其交叉处对弹道的影响程度;获得了弹体贯穿靶板的侵彻规律与撞击速度的关系。同时运用ALE算法和流固耦合方式,结合内爆热辐射和焊接对材料性能的影响,应用温度相关和应变率效应材料模型,对舰艇舱室内爆流场及毁伤效应进行了动态描述;数值计算了冲击波在舱室内的传播规律和反射特性,确定了舰艇结构在爆炸荷载下的响应特性和破坏机理。     

非金属复合材料抗爆性能研究

根据非金属复合材料抗爆性能研究的需要，通过带壳装药爆炸的理论分析，提出了防护半径的确定方法。综合使用破坏型防护半径和膨胀型防护半径，通过爆炸实验，验证了成品的抗冲击性能。对冲击波超压和噪声进行了测试，结果表明：新型防护材料具有良好的衰减冲击波和爆炸噪声性能。     

一种贝叶斯目标选择算法

为了解决多假目标干扰环境下的舰艇编队目标选择问题,在线性高斯假设下,建立了编队目标运动模型和量测模型,并基于贝叶斯方法推导了复合假设后验概率,提出了一种反舰导弹目标选择算法。该算法充分利用了导弹导航位置误差、编队机动和队形等信息,并且适用于量测噪声方差不同的实际情况。同时,为了降低算法的计算复杂度,设计了基于队形的预滤波器,大大削减了复合假设数量。算例仿真表明,该算法具有优良的性能,显著提高了编队目标正确选择概率。     

舰炮发展历程与未来发展探究

为了梳理海军舰炮发展脉络,理清下一步发展思路,梳理了现代舰炮的起源和特点,舰炮装备源自现代火炸药技术的应用,发展依赖于工业水平的进步,并与水面舰艇的发展互相推动;总结了舰炮的历史地位和作用,舰炮自诞生以来,在较长一个历史时期始终保持着海战霸主的地位,至今依然发挥着重要作用;探索分析了其发展特点,舰炮研制门槛较高,与环境、工业水平以及海军战略发展等息息相关。通过以上论述,结合当下海军实际,结果表明要让舰炮在未来战争中进一步发挥作用须从提升现役舰炮装备质量水平、新机理舰炮引领跨越式发展、加大无人化智能化装备技术研发3个方面下功夫。     

国外核装药鱼雷发展概况及其战术意义

介绍了国外核装药鱼雷的发展概况, 阐述了核装药鱼雷在现代海战中的战术意义, 在计算核装药鱼雷的破坏半径时, 以水中正面冲击波的脉冲强度作为摧毁或重创大型舰船的准则, 计算结果表明, 鱼雷破坏半径随着爆炸深度的增大而增大。为了最大限度地发挥核装药鱼雷的威力, 应合理设定其爆炸深度。     

近场水下爆炸作用下箱形梁整体损伤特性研究

当水下近距爆炸载荷对舰船产生耦合激励作用时,舰船的总体损伤特点是一个值得深入研究的问题。以水面箱形梁模型为研究对象,建立了梁模型在水下近距爆炸载荷作用下动态响应的有限元仿真方法,最后利用数值仿真和具体试验相结合的方法,对自由梁在水下特定爆炸工况下的整体损伤特性进行了研究。结果发现：数值计算结果和试验结果具有较好的一致性;在爆炸气泡脉动频率与梁模型一阶湿频率相近的条件下,随着爆径比的增大,梁的整体响应状态由整体中垂塑性弯曲转变为鞭状运动。     

水中爆炸冲击波传播与气泡脉动的实验及数值模拟

以实验方法研究球形TNT炸药及柱形含铝炸药水中爆炸冲击波传播及气泡脉动规律。应用国际上通用的有限元程序MSC．DYTRAN模拟在重力影响下水中爆炸冲击波及气泡脉动的全物理过程,并将计算结果与实验结果进行对比分析,二者具有较好的一致性,验证了有限元模型正确、有效,结果准确。以此为基础,分析和总结了网格密度、圆柱形炸药长径比、爆炸距离、爆炸角度对冲击波峰值的影响。有限元模型、方法及计算结果对相关的工程研究和计算具有一定参考价值。