CN109515616A - 带有预变形防御纵壁的防护液舱结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，包括液舱前壁、吸收液体和防御纵壁，所述液舱前壁和防御纵壁之间形成防护液舱，防护液舱内装载所述吸收液体，所述防御纵壁采用具有预变形的板材结构。本发明防御纵壁采用具有预变形的板材结构，一方面可以改变其在冲击载荷下的受力过程，跳过弯曲变形过程，直接进入薄膜拉伸变形阶段；另一方面能够扩大防御纵壁与液体的接触面积，使其可以更大尺度的发生薄膜拉伸变形进而吸能。这样能够减小防御纵壁边界处的应力集中，降低边界撕裂破坏的可能性，在保持防御纵壁结构完整性的基础上，吸收液体中的冲击动能，抵御冲击载荷的破坏。

Description

带有预变形防御纵壁的防护液舱结构

技术领域

本发明涉及舰船结构技术领域，具体涉及一种用于抵御鱼、水雷等水中兵器在舰船舷侧水下接触爆炸下所产生的冲击波、高速破片和准静态压力联合毁伤的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构。

背景技术

当鱼、水雷等水中兵器在舰船舷侧发生水下接触爆炸时，爆炸产生的冲击波和高速破片对舰船船体结构以及舰船内部重要舱室(如弹药舱、动力舱等)构成巨大的威胁。为有效抵御水中兵器接触爆炸的破坏作用，大型舰船在水下舷侧设置由一系列空舱和液舱组成的多舱防护结构，典型的多舱防护结构通常设置有3道防护隔舱，从舷侧向内依次为空舱、液舱和空舱。其中，第一层空舱为接触爆炸时的外板提供变形的空间，并迅速衰减爆炸产生的冲击波压力，因而又称为膨胀空舱；第二层液舱使鱼、水雷爆炸破片和外板破裂的二次破片在高速穿入液舱后速度迅速衰减，因而称为吸收液舱或防护液舱；第三层空舱又称水密舱，一方面供液舱后壁发生大变形吸能，另一方面为液舱后壁破损坏后形成的冲击压力作第二次缓冲，以保护防水纵壁免遭破坏。

鱼、水雷等水中兵器在舰船舷侧发生水下接触爆炸情况下，战斗部的爆轰作用首先会在外板产生绝热剪切破坏，形成结构碎片与战斗部碎片一道向内侵彻。与此同时，爆炸产物开始膨胀，形成的爆炸冲击波分别向水中和膨胀空舱内传播，使外板破口发生径向扩展。由于水介质的惯性远大于空气介质，爆炸产物在膨胀空舱内的扩散速度远大于水中，产生“腔吸”效应，大量爆炸产物灌入膨胀空舱，形成准静态压力。因此，作用于内层防护液舱的载荷包括高速破片、爆炸冲击波和准静态压力三种。

防护液舱在受到高速破片侵彻时会发生水锤效应，破片受到液体阻力的影响，形成强烈的压力波和液体流，破片的动能通过液体传递给结构壁面，从而使防护液舱结构产生鼓胀变形破坏。在爆炸冲击波的作用下，防护液舱的前壁首先产生向后的变形响应，并引起壁板后的水一起运动。其次，水的扰动将引起水中冲击波，并作用液舱后壁上，从而使液舱后壁发生向后的变形。相比爆炸冲击波，液舱前侧空舱内的准静态压力的峰值较小，作用时间稍长。在准静态压力的作用下，液舱结构整体向后产生变形。液舱后壁承受多种冲击载荷的作用，是液舱的防护功能中的重要组成部分，也被称为防御纵壁。

随着现代水中兵器技术的不断发展，战斗部装药质量不断提高、装药爆炸威力不断增强，这将产生更强的冲击波、准静态压力以及更高速度的密集破片群。这些都将使防护液舱承受更加严重的毁伤载荷，防御纵壁的变形更加严重。目前的技术方案是将防御纵壁设置成一块厚板来抵御多种冲击载荷，这种结构形式不仅整体质量过大，增加了船体重量，并且在弯曲变形的过程中容易在边界连接处产生较大的应力应变，从而产生撕裂破坏。这将严重威胁舰船的结构生命力。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，它是一种防御效果更好的防护液舱结构。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，包括液舱前壁、吸收液体和防御纵壁，所述液舱前壁和防御纵壁之间形成防护液舱，防护液舱内装载所述吸收液体，所述防御纵壁采用具有预变形的板材结构。

上述方案中，所述防御纵壁采用预变形板材。

上述方案中，所述预变形板材采用波浪板、弯折板、方波形波纹板或梯形波纹板中的一种。

上述方案中，所述液舱前壁采用加筋板结构，所述加筋板结构包括板和安装于板上的加强筋。

上述方案中，所述加强筋设置于靠近舰船舷侧外板一侧，所述加强筋为轧制球扁钢或T型材。

上述方案中，所述吸收液体根据舰船实际布置需要选择淡水、海水或柴油。

上述方案中，所述液舱前壁、防御纵壁均采用高强度合金材料。

本发明的有益效果在于：

本发明的防御纵壁采用具有预变形的板材结构，一方面可以改变其在冲击载荷下的受力过程，跳过弯曲变形过程，直接进入薄膜拉伸变形阶段；另一方面能够扩大防御纵壁与液体的接触面积，使其可以更大尺度的发生薄膜拉伸变形进而吸能。这样能够减小防御纵壁边界处的应力集中，降低边界撕裂破坏的可能性，在保持防御纵壁结构完整性的基础上，吸收液体中的冲击动能，抵御冲击载荷的破坏。

本发明提出的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构可以提高防御纵壁的变形吸能，降低防御纵壁变形破坏的风险，维持防御纵壁的结构完整性，从而提高舰船舷侧多舱防护结构对水下接触爆炸的防护能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明带有预变形防御纵壁的防护液舱结构的俯视图。

图2是本发明带有预变形防御纵壁的防护液舱结构在冲击载荷作用下的毁伤示意图。

图中：10、液舱前壁；11、加强筋；20、吸收液体；30、防御纵壁。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，为本发明一较佳实施例的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，包括液舱前壁10、吸收液体20、防御纵壁30，液舱前壁10位于靠近舰船舷侧外板一侧，液舱前壁10和防御纵壁30之间形成防护液舱，防护液舱内装载吸收液体20，吸收液体20用于吸能、耗散破片的动能，衰减其速度。防御纵壁30采用具有预变形的板材结构。

如图2所示，为本发明带有预变形防御纵壁的防护液舱结构在冲击载荷作用下的防护效果示意图。在受到冲击载荷作用时，预变形防御纵壁30在冲击载荷下的受力过程，跳过弯曲变形过程，直接进入薄膜拉伸变形阶段；并且能够扩大防御纵壁30与吸收液体20的接触面积，使防御纵壁30可以更大尺度的发生薄膜拉伸变形进而吸能。这样能够减小防御纵壁30边界处的应力集中，降低边界撕裂破坏的可能性，在保持防御纵壁30结构完整性的基础上，吸收液体中的冲击动能，抵御冲击载荷的破坏。

本发明提出的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构可以提高防御纵壁30的变形吸能，降低防御纵壁30变形破坏的风险，维持防御纵壁30的结构完整性，从而提高舰船舷侧多舱防护结构对水下接触爆炸的防护能力。

进一步优化，本实施例中，液舱前壁10和防御纵壁30均采用屈服强度大于600MPa的高强度合金材料。高强度合金材料优选为高强钢、高强钛合金或高强铝合金。

进一步优化，本实施例中，防御纵壁30采用预变形板材，预变形板材采用波浪板、弯折板、方波形波纹板或梯形波纹板中的一种。

进一步优化，本实施例中，液舱前壁10采用加筋板结构，加筋板结构包括板和安装于板上的加强筋11。

进一步优化，本实施例中，加强筋11设置于靠近舰船舷侧外板一侧，加强筋11为轧制球扁钢或T型材。

进一步优化，本实施例中，吸收液体20根据舰船实际布置需要选择淡水、海水或柴油，若无实际需要，优选淡水。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，包括液舱前壁、吸收液体和防御纵壁，所述液舱前壁和防御纵壁之间形成防护液舱，防护液舱内装载所述吸收液体，其特征在于，所述防御纵壁采用具有预变形的板材结构。

2.根据权利要求1所述的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，其特征在于，所述防御纵壁采用预变形板材。

3.根据权利要求2所述的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，其特征在于，所述预变形板材采用波浪板、弯折板、方波形波纹板或梯形波纹板中的一种。

4.根据权利要求1所述的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，其特征在于，所述液舱前壁采用加筋板结构，所述加筋板结构包括板和安装于板上的加强筋。

5.根据权利要求4所述的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，其特征在于，所述加强筋设置于靠近舰船舷侧外板一侧，所述加强筋为轧制球扁钢或T型材。

6.根据权利要求1所述的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，其特征在于，所述吸收液体根据舰船实际布置需要选择淡水、海水或柴油。

7.根据权利要求1所述的带有预变形防御纵壁的防护液舱结构，其特征在于，所述液舱前壁、防御纵壁均采用高强度合金材料。