多舱防护结构水下接触爆炸吸能研究

板上 的孔 可能使 爆炸 产生 的高压 气 团更 容易 扩散 。模 型对 膨胀 舱 内交叉 隔板 及 隔板 上 的孔 都进 行 了 模拟 ， 了加工 方便 ， 圆孔替代 椭 圆孔 。 为 用
吸收舱 内 ８ ％容积 为 液体 ， 般为重 油 或水 ， 主要 作用是 吸收破 片 。模 型 吸收舱 内也有 ８ ％的 ０ 一 其 ０ 液体 ， 的是 水 ， 考虑 到破 片速度 很 高 ， 型 内 ０１ 装 但 模 ．ｍ左 右 的水 层可 能 不足 以吸 收破 片 ， 吸收舱 内 在
Ｚ ＨＡＮＧ Ｌ ｎ ｐｉｇ ， ＨＡＮＧ Ｘｉｏ ｙ ｎ Ｐ ｕ － ｎ Ｚ ａ － ａ ｇ ， ＡＮ ｉｎ ｑａ ｇ ， Ｉ ｉｎ ｈ Ｊａ － ｉｎ Ｌ Ｕ Ｊａ － ｕ
（ Ｃ ｉ ｈｐＳ ｉ ｔ ｃＲ ｓ ａｃ ｅ ｔｒ Ｗｕ ｉ １ ０ ２ Ｃ ｉａ ２ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｈｐ Ｂ ｉ ｉｇＥ ｇｎ ｅｉｇ １ ｈｎ Ｓ ｉ ｃ ｎｉ ｅ ｅ ｒｈＣ ｎｅ， ｘ ２ ４ ８ ， ｈｎ ； ｏ ｅ ｅｏ Ｓ ｉ ｕｌ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ， ａ ｅ ｆ ｉ ｌ ｄ ｎ ＨａｂｎＥ ｇ ｅ ｒ ｇＵ ｉｅｓ ｙ Ｈａｂｎ １ ０ ０ ， ｈｎ ） ｒｉ ｎ ｉ ｅｉ ｎｖ ｒ ｔ， ｒ ｉ ５ ０ １ Ｃ ｉａ ｎ ｎ ｉ
叠 放多 块 自由的 薄玻璃 钢板 ， 既能 保证破 片 吸收 ， 不影 响冲击 波 的透射 效果 。 又
吸收 舱 内壁 为厚 板 ， 在爆 炸 载荷 作用 下 能形 成悬 链 力结 构 ， 收 大量 载荷 能量 ， 与 上下 结构 连 吸 其
接 的接 头刚度 非常 大 ，且能避 免 吸收舱 内壁 大变 形 时 的应力 集 中 ，是 吸 收舱 内壁 发挥最 大功 能 的保 证 。模 型 中吸收舱 内壁 与周边 的 连接处 用 角钢进 行 了加强 ， 钢提 高 了边界 的抗 拉 能力 ， 角 也减 弱 了应 力集 中 ， 代 了实 际结构 上接头 的效 果 。 替 模型 总重 量 １ ５ ， 中排水 量 ０３ ｔ负 浮力 ０６ ｔ ． ｔ其 ０ ． ， ７ ．８。
由于 舷 侧遭 受 鱼 雷 接触 爆 炸威 胁 较 大 ， 舱 防护 结 构 一般 布 置 在 两舷 侧 ， 称 为舷 侧 防 护结 构 。 多 又
多 舱 防护结 构一 般 为膨胀 舱 、 吸收舱 和 水密 舱 的三 舱 防护 结 构 ， 膨胀 舱 为空 舱 ， 内部布 置交 错 的 隔板 ，
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅｂｅ ｋ ｇ ｆ ａｓｉ ｔ ｃ ｒ ｕ ｊｃｅ ｏｃ ｎａｔ ｎ ｅｗ ｔｒｅｐｏｉｎｗ ｌ ｂ ｅｙｓｒ ｓｒ ｃ ：ｈ ｒａ ａｅｏ ｒｈｐ ｓ ｕ ｔ ｅｓｂｅｔｄｔ ｏ ｔ ｄ ｒ ａｅ ｘｌｓ ｉ ｅｖｒ ｅｉ ｗ ｒ ｕ ｃｕ ｏ ｌ —
ｐ ｒ ｍ ｅｅ ｓ ｈｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｓｈ ｌ ｆ ｌｆ ｒｉ ｒ ｖｎｇ ａ ｉ ａ ａ ｅ ｃ ｐ ｂ ｌｔ ｆｓ ｐｂ ａ ｄ ｄ ｆ ｎ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ａ ｔ ｒ ．Ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｅ ｐ ｕ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｎｔ—ｄ ｍ ｇ ａ ａ ｉｉｙ ｏ ｈｉ ｏ ｒ ｅｅ ｓ ｔｕ ｔ ｒ ．
结论 。
本文 进行 的多 舱 防护 结构模 型 水 下接触 爆炸 试验 ， 以及基 于 能量 的分 析结果 ， 于未 来我 国大 型 对
舰船 舷侧 防护设 计具 有一 定 意义 。
２ 多舱 防 护 结构 模 型 设 计
国外 大 型舰 船 的多 舱 防护结 构 ，在 船 长方 向 长数 百米 ，在 船 宽方 向宽 ４ ５ ￣ ｍ，在 船高 方 向高约
多舱 防 护 结构 水 下接 触 爆 炸 吸能 研 究
张 伦 平 ，张 晓 阳 ２ 建 强 ，刘 建 湖 ，潘
（ １中 国 船 舶 科 学 研 究 中 心 ， 苏 无 锡 ２ ４ ８ ； 江 １ ０ ２ ２哈 尔 滨 工 程 大 学 船 舶 工 程 学 院 ，哈尔 滨 １ ０ ０ ） ５ ０ １
图 １ 多 舱 防 护 结构 示 意 图
Ｆ ｇ １ Ｔｈ ｅ ｃ ｍａ ｆｍｕｌ ｃ ｍｅ ａｅ ｄｅｅ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ． ｅ Ｓｋ ｔｈ ｐ ｏ ｔ ａ ｒ ｔ ｆｎｃ ｔｕ ｔ ｒ ｉ
舷 侧 防护 结构 占用很 大 的 空 问和质 量 ， 一般 在 大 型舰船 上 使用 ， 我 国的大 型舰 船相 对 较少 ， 而 相 关 的研究 也很 少 。 军工 程大学 对舷 侧多 舱结构 的破 损和 防护机 理进 行 了研 究 ， 海 得到 了一些 规律性 的
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｔｃ ｎ ｅ ａｅ ｘ ｌ ｓｏ ； ｈ ｃ ｍｅ ａｅ ｄ ＇ｎ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｅ ｅ ｇ ｉｔｉ ｕ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｃ ｎ ａ ｔ ｄ ｒ ｔｒｅ ｐ ｏ ｉｎ ｍｕ ｉ ａ ｒ ｔ ｅ ｅ ｔ ｔ ｒ ； ｎ ｒ ｙ ｄ ｓ ｂ ｔ ； ｕ ｗ ｕ ｒ ｏ
中 图分 类 号 ：Ｕ６ １４ ６ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｅｎｅ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｕ ｕｌｉ ａ ｅ ａ ｅ ｄ ｆ ｎ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ ｒ ｙ ｒ ｓ ａ ｃ ｂｏ ｔ ｍ ｔｃ ｍ ｒ ｔ ｅ ｅ ｃ ｔ ｕｃ ｕｒ
ｓ ｂ ｅ ｔｄ ｔ ｎ ｅ ｗａｅ ｏ ｔｃ ｘ ｌｓ ｎ ｕ ｊｃｅ ｏｕ ｄ ｒ ｔｒｃ ｎ ａ ｔｅ ｐ ｏ ｉ ｏ
船 舶力 学
第 １ ５卷第 ８期
世界 海军 强 国很 早就 开始 进行 多舱 防护 结构 的研 究 ， 很快 将其 应用 到航母 上 。二 战前后 ， 并 世 界各 国航母 上就 开始 采用 舷侧 多舱 防护 结构 防御 鱼雷 或水雷 的接触 爆 炸 。 资料 显示 ， 世界 海军 强 国 为研究 多舱 防护结 构 ， 投入 巨大 ， 也得 到 了丰 富的
多舱 防 护结构 的相对 尺寸 关 系 ， 并全 部模 拟 了多舱 防护 内部 的 主要功 能结构 。 膨胀 舱 内有 带孔 的横 竖交叉 的隔板 ， 多 的交 叉 隔板将 外 板和 膨胀 舱 内壁连 成一 体 ， 自身在爆 众 且
炸载 荷作 用 下必 然 变形 和破 裂 ， 影 响膨胀 舱 破坏 模式 的同 时也 消耗 了载荷 ， 重要 的功能 结构 ， 在 是 隔
近
，
＼
远
～
～
～
一 ～
～
十
成 果 。１４ ９ ７年美 国曾对 “ 独立 号 ” 萨拉 托加 号 ” 和“
航 母进 行水 下爆炸 试验 ，后 来建 造 的尼米 兹级 航
结 构
结
构
母 全舰 共有 ２０ ０多个水 密 舱 室 ，是 世 界上 生命 ０
力 最强 的军舰 。日本 也开展 了大 量 的实 船试 验 ， 系
第 １ ５卷 第 ８期 ２ １ 年 ８月 ０１
文 章 编 号 ： ０ ７ ７ ９ （ ０ ） ８ ０ ２ — ９ １ ０ — ２ ４ ２ １ ０ — ９ １０ １
船 舶 力 学
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｈｐ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｏ ｒａ ｆＳ ｉ ｃ ａ ｉｓ
Ｖｏ ＿５ Ｎｏ． ｌ１ ８ Ａｕ ．２ １ ｇ ０１
修 改 日期 ： ０ １ ０ — ０ ２ １— ４ ３
作 者 简 介 ： 伦 平 （ ９ ２ ） 男 ， 国船 舶 科 学 研 究 中心 工 程 师 ； 张 １８ 一 ， 中 张 晓 阳 （ ９ ９ ） 男 ， 程师 ， 尔 滨 工 程 大 学 博 士 生 。 １７ 一 ， 工 哈
９２ ２
ｌ ｍ， 常庞 大 ， 且整 体形 状并 不规 则 ， Ｏ 非 而 内部 还有 众多 大大 小 小 的加强 筋 ， 建立 准 确 的缩 比模 型非 要 常困难 。
因此 ， 文 中的试 验模 型 并 不是 多舱 防护结 构 的缩 比模 型 ， 本 但在 可 能 的范 围 内 ， 量保 留了普 通 尽
ｔ ｓ ｅ ｅ ｒ ｈ ｅ ｔｒ ｓ ａ ｃ
１ 引 言
水 下 接 触 爆 炸 时 ， 包 附 近 的 舰 船 结 构 会 出 现 大 范 围 的 破 损 ， 层 板 结 构 不 能 对 舰 船 内部 重 要 设 药 单
备 和人 员进 行有 效 防护 ， 多舱 防护结 构才 可 能有 效 防护水 下 接触爆 炸 载荷 。
ＯＳ Ｕ ．Ｔｈｅ ｌ ｒ ｅ ｃ ｌ ｒｈ ｐ ｉ ｎ ｌｎ ｄ ｔ ｆ ｎ ｄ ｂｙ ｓ ｃ ｉｉ ｉ ｇ ｓ ｃ ｉ ｈ ｃ ｎ ａ ｏ ｂ ｍｕｃ ｒ ａ ｇ －ｓ ａ ｅ ｗａ ｓ ｉ ｓｉ ｃ ｉ ｅ ｏ ｂｅ ｄｅｅ ｄｅ ａ ｒｆｃ ｎ ｐａ ｅ ｗｈ ｃ ａ ｂｓ ｒ ｈ ｍｏ ｅ ｅ ｐｌｓｖ ｏ ｄ． ｉｉｉ ｇ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ｅ ｉ ｓ ｏ ｎｄ ｒ ａｅ ｏ ｔ ｃ ｘ ｏ ｉ ｎ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｓａ ａｃ ｌ ｔｏ ｘ ｏ ｉ ｅ ｌ ａ Ｕｔｌｚｎ ｈｅ ｒ ｓ ｌ ｆ ａ ｓ ｒｅ ｆ ｕ ｅ ｗ ｔ ｒ ｃ ｎ ａ ｔｅ ｐｌ ｓｏ ｘ ｒｍｅ ｔ，ｎｄ ｃ ｌｕ ａ ｉｎ ｏ ｏ ｄ ｅ ｒ ｙ ａ ｎｅ ｇ ｂ ｏ ｄ ｄ ｂ ｔｕ ｔ ｒ ，ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｌ ｓ ｓｔ ａ ｉ ｔ ｅ ｏ ｄ ｅ ｅ ｇ ｎ ｈ ｆｌ ａ ｎｅ ｇ ｎｄ ｅ ｒ ｙ ａ ｓ ｒ ｅ ｙ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒａ ａｙ ｅ ｈｅ ｒ ｔｏ ｂｅｗｅ ｎ ｌａ ｎ ｒ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ
统研 究 了多舱 防护结 构 的结构形 式 、 室宽度 、 舱 舱
；
室 布置 、 防护壁 板厚 等多个 参数 。 前苏 联对多 舱 防 护结 构各 防护舱 室 宽度甚 至 防护结 构上 层 甲板厚 度都 有 明确 的限制 ，还建立 了计 算舷 侧 接触爆 炸 极 限药 量 的经验公 式 。
为第 一 道 防线 ， 收舱 内装 有 大 量 的水 或 重 油 ， 收舱 内壁 很厚 ， 吸 吸 为悬 链 力 结构 ， 可提 供 大 量变 形 能 ， 为第 二道 防线 ， 密舱 为 空舱 ， 密舱 内壁 上有 很 强 的加强 筋 ， 水 水 为最 后一 道 防线 。见 图 １ 。