防雷舱结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤研究

王长利; 马坤; 周刚; 初哲; 王可慧; 陈春林; 赵南; 李名锐; 冯娜

doi:10.11883/bzycj-2017-0119

防雷舱结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤研究

doi: 10.11883/bzycj-2017-0119

西北核技术研究所, 陕西西安 710024

详细信息

作者简介:
王长利(1980-), 男, 博士, 副研究员

通讯作者:
周刚, zhougang@nint.ac.cn

中图分类号: O347.5
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出版历程
- 收稿日期: 2017-04-12
- 修回日期: 2017-06-09
- 刊出日期: 2018-09-25

Damage effect of cabin near shipboard under shaped charge exploding underwater

Northwest Institude of Nuclear Technology, Xi'an 710024, Shaanxi, China

摘要

摘要: 通过实验以及数值模拟，开展了防雷舱结构在聚能装药水下爆炸作用下的毁伤研究，探讨冲击波在多介质结构中的传播规律及其对结构的毁伤机理。结果表明：相同爆炸当量条件下，爆破型装药仅对空舱产生破坏，防雷舱的多介质复合结构对冲击波具有较强的衰减作用，聚能型装药形成的侵彻体可造成液舱前板及后板的穿孔，孔径约为装药直径的1/3~1/2。加宽液舱以及加厚液舱后板可以增强防雷舱的抗爆能力。
- 防雷舱 /
- 聚能装药 /
- 水下爆炸 /
- 毁伤
Abstract: In this paper, experiments and numerical simulation were conducted to study the damage effect of shaped charges exploding underwater on cabins near the shipboard, and discussed the propagation law of shock wave in multimedia structure and damage mechanism of the structure, providing reference to the design of protective structures. Results show that under the same explosive equivalent condition, explosives can only damage the first cabin of the cabins near the shipboard, the multi-media structure has a strong attenuation effect on shock wave, and the penetrator formed by shaped charge can cause perforation of front board and back board of the second cabin. The diameter of the hole is 1/3-1/2 of the charge. The enlargement of the liquid tank or the thickening of the liquid tank backboard can enhance the anti-explosion ability of the cabin near the shipboard.
- cabin near shipboard /
- shaped charge /
- underwater explosion /
- damage effect

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图 1 典型防雷舱结构

Figure 1. Typical structure of cabin near shipboard

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图 2 简化防雷舱结构

Figure 2. Simplified structure of cabin near shipboard

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图 3 实验系统

Figure 3. Sketch of experimental setup

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图 4 实验用装药

Figure 4. Explosives used in experiments

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图 5 结构的破坏情况

Figure 5. Damage of structure in experiments

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图 6 冲击波对防雷舱的破坏过程(实验1)的数值模拟

Figure 6. Simulation results on shock wave induced damageprocess of cabin near shipboard (experiment 1)

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图 7 聚能战斗部毁伤防雷舱结构过程(实验2)的数值模拟

Figure 7. Simulation results on shock wave induced damageprocess of cabin near shipboard (experiment 2)

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图 8 空舱后板的破坏模式

Figure 8. Failure mode of backward plate in the first cabin

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图 9 液舱后板的破坏模式

Figure 9. Failure mode of backward plate in the second cabin

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图 10 液舱后板的破坏简化模型

Figure 10. Simplified modelof backward platein the second cabin

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图 11 PVDF传感器布置图

Figure 11. Layout of PVDF sensors

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图 12 典型压力波形

Figure 12. Typical pressure waveform

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图 13 冲击波在结构中传播的应力云图(聚能型装药)

Figure 13. Stress nephogram of shock wave propagation in structure (shaped charge)

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表 1 防雷舱结构参数

Table 1. Parameters of cabin near shipboard (Unit: mm)

序号	空舱前板1	空舱(空气)	空舱后板2	液舱(水)	液舱后板3	空舱(空气)	防御纵壁4	后效靶板5	后效靶板6	后效靶板7
1	2.7	167	1.4	167	3.6	167	1.8	1.8	1.4	1.4
2	2.7	167	1.4	167	3.6	167	1.8	1.8	1.4	1.4
3	2.7	167	1.4	250	3.6	167	1.8	1.8	2.0
4	2.7	167	1.4	167	8.0	167	1.8	1.8	2.0

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表 2 实验结果

Table 2. Experimental results

序号	结构形式	空舱厚度/mm	液舱厚度/mm	空舱前板	空舱后板/mm	液舱后板/mm	防御纵壁/mm	箱体及后效/mm	装药类型
1	原型	167	167	花瓣撕裂	50×80孔洞	内部凹陷	-	-	爆破型
2	原型	167	167	圆形撕裂	∅20撕裂孔	9×17孔	12×17孔	贯穿5.8后效	聚能型
3	液舱增宽	167	250	-	10×35椭圆孔	10×23孔	8×14孔	凹坑未透	聚能型
4	液舱后板加厚	167	167	多边形撕裂	9×18孔洞	∅10孔	10×16孔	贯穿1.8后效	聚能型

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