CN113002721A - 一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，包括船体外板、船体内板、船体桁材、船体实肋板、内防护结构和外防护结构，船体外板、船体内板、船体桁材和船体实肋板围成多个小舱室，在多个小舱室内填充内防护结构；在船体外板上分块添加外防护结构；内防护结构包括若干内防护铝蜂窝块，在每个内防护铝蜂窝块的中心处开有液体流通孔，在每个内防护铝蜂窝块的两侧面及上下表面均开设有通槽口；内防护铝蜂窝块由若干蜂窝板平行排列挤压而成，每个内防护铝蜂窝块的形状与相应的小舱室的形状相适应；外防护结构为横纵相叠加而成的铝蜂窝板。通过铝蜂窝的压溃变形吸收水下爆炸冲击的能力，本发明能提高舰船的防护能力和生命力。

Description

一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构

技术领域

本发明属于舰船防护领域，尤其是涉及一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构。

背景技术

水下爆炸可对舰船等水下结构造成严重毁伤，水下爆炸产生的冲击波和脉动气泡会严重威胁舰船等水下结构的生命力和作战能力。如何对水下舰船结构防护能力的提升，已成为国防领域的一大重要研究方向，当舰船结构遭受到远场水下爆炸，冲击波作用时间极短且压力峰值大，会导致舰船遭受到严酷的冲击环境，会给舰船外板结构以及船载设备和船载人员带来威胁。而近场和接触爆炸环境下，冲击波和气泡都会对舰船生命力造成极大威胁，冲击波过后会产生高温高压的气泡，会对舰船的结构产生局部大变形、破口甚至总体结构的破坏，严重威胁舰船生命力和人员的安全。因此在上述背景下，针对如何提高舰船的防护能力和生命力，本发明提出了一种基于铝蜂窝优化的新型舰船抗冲击防护结构。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，采用铝蜂窝填充的新型舰船防护结构在受到水下爆炸载荷作用时，通过铝蜂窝的压溃变形吸收爆炸能量，减小或消除水下爆炸导致刚性承力结构传导所导致大的震动损伤舰船动力系统和设备及人员安全，最大限度的保证舰船在受到水下爆炸冲击波及爆炸气泡载荷后的生命力。本发明所采用的铝蜂窝块具有质量轻，无污染，易加工切割，具有高效的缓冲吸能能力。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，包括船体外板、船体内板、船体桁材、船体实肋板和内防护结构，所述的船体外板、船体内板、船体桁材和船体实肋板围成多个小舱室，在多个小舱室内填充所述的内防护结构；

在船体外板上均匀设有若干船体外板纵骨加强筋，在船体内板上均匀设有若干船体内板纵骨加强筋，在船体桁材上设有船体桁材加强筋；

所述的内防护结构包括若干内防护铝蜂窝块，在每个内防护铝蜂窝块的中心处开有液体流通孔，在每个内防护铝蜂窝块的两侧面及上下表面均开设有与相应的加强筋配合的通槽口；所有的内防护铝蜂窝块均由若干蜂窝板平行排列挤压而成，每个内防护铝蜂窝块的形状与相应的小舱室的形状相适应。

进一步的，在船体外板的外表面还全覆盖有外防护结构，所述外防护结构包括若干外防护铝蜂窝块，每个外防护铝蜂窝块均由若干横向蜂窝板和若干纵向蜂窝板交替布置叠加而成，且每个外防护铝蜂窝块与贴附的对应处的船体外板的形状相适应，在每个外防护铝蜂窝块的外围设有蒙皮。

进一步的，所述内防护铝蜂窝块包括铝蜂窝块一、铝蜂窝块二、铝蜂窝块三、铝蜂窝块四和铝蜂窝块五，其中铝蜂窝块一和铝蜂窝块二填充在船舰的底部，铝蜂窝块三和铝蜂窝块四填充在舷侧的弧面处，铝蜂窝块五填充在船舰的侧部。

进一步的，所述外防护铝蜂窝块包括若干直角式铝蜂窝块和若干弧形铝蜂窝块，在舷侧的弧面处设置弧形铝蜂窝块，在船舰的侧部直面处及底部设置直角式铝蜂窝块。

进一步的，内防护铝蜂窝块的液体流通孔的尺寸根据所填充舰船的型号和功能确定。

进一步的，蜂窝板上的蜂窝孔的尺寸和蜂窝厚度根据对应放置舱段的功能确定。

进一步的，所述内防护铝蜂窝块安装方式为蜂窝孔垂直外板和内板的方向布置。

进一步的，所述外防护铝蜂窝块的厚度为0.12m，长宽均为1m。

进一步的，所述内防护铝蜂窝块完全填充相对应的小舱室。

进一步的，所述外防护铝蜂窝块焊接在船体外板上。

相对于现有技术，本发明所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构具有以下优势：

本申请在船体原有的内板和船体外板结构之间的小舱室结构内添加内防护铝蜂窝块，且内防护铝蜂窝块不影响船体的正常运作，设有液体流通孔用于水舱、油舱内的液体流通，以及其他特殊要求的线缆和结构的通过，在不影响船舰功能的基础上设置防护结构，对船舰进行有效防护；更进一步的，在船舰的船体外板上全覆盖外防护铝蜂窝块，特殊结构的外防护铝蜂窝块，多方向有效减弱或消除水下爆炸冲击波对舰船及人员的伤害，根据防护需求选择内防护模式或是内防护+外防护模式，从而对船舰运行过程中提供强有力的安全保障。

本申请可以有效的消除在远场水下爆炸情况下，爆炸冲击波对舰船的冲击，保证舰船动力系统及电子电器设备的安全。当舰船遭受到近场或接触爆炸的情况下，舰船外板在冲击波及气泡载荷的作用下可能会发生大的破口，此时气泡载荷会作用于舰船内部结构，由于有铝蜂窝存在，可以对爆炸产生高温高起的气泡进行消波和气泡能力快速衰减的作用。

当舰船受到水下爆炸载荷时，外板破损可能会产生破片，对舰船内板或内部结构进行严重损伤，填充铝蜂窝后的舰船防护结构，在受到爆炸载荷后，铝蜂窝会被压缩成密度高的铝蜂窝块，可以有效阻挡由爆炸引起的破片对舰船内部结构的损伤。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构的结构示意图；

图2为带有内防护结构和外防护结构的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构结构示意图；

图3为铝蜂窝块一的结构示意图；

图4为铝蜂窝块三的结构示意图；

图5为外防护结构的装配示意图；

图6为弧形铝蜂窝块的结构示意图。

附图标记说明：

1-船体外板，2-船体内板，3-船体桁材，4-船体桁材加强筋，5-船体内板纵骨加强筋，6-船体外板纵骨加强筋，7-船体实肋板，8-横向蜂窝板，9-纵向蜂窝板，10-直角式蜂窝块，11-蒙皮，12-液体流通孔，13-通槽口，14-铝蜂窝块一，15-铝蜂窝块二，16-铝蜂窝块三，17-铝蜂窝块四，18-铝蜂窝块五，19-弧形铝蜂窝块。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图6所示，一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，包括船体外板1、船体内板2、船体桁材3、船体实肋板7和内防护结构，所述的船体外板1、船体内板2、船体桁材3和船体实肋板7围成多个小舱室，在多个小舱室内填充所述的内防护结构；

在船体外板1上均匀设有若干船体外板纵骨加强筋6，在船体内板2上均匀设有若干船体内板纵骨加强筋5，在船体桁材3上设有船体桁材加强筋4；

所述的内防护结构包括若干内防护铝蜂窝块，船体外板的外表面分块添加外防护结构；在每个内防护铝蜂窝块的中心处开有液体流通孔12，在每个内防护铝蜂窝块的两侧面及上下表面均开设有与相应的加强筋配合的通槽口13；所有的内防护铝蜂窝块均由若干蜂窝板平行排列挤压而成，每个内防护铝蜂窝块的形状与相应的小舱室的形状相适应。开有液体流通孔后铝蜂窝块的缓冲吸能能力不会受到影响。

铝蜂窝块的蜂窝空尺寸内孔和蜂窝厚度，可根据所搭载舰船的功能和防护等级来进行更改。

在船体外板的外表面还全覆盖有外防护结构，所述外防护结构包括若干外防护铝蜂窝块，每个外防护铝蜂窝块均由若干横向蜂窝板8和若干纵向蜂窝板9交替布置叠加而成，且每个外防护铝蜂窝块与贴附的对应处的船体外板的形状相适应；在每个外防护铝蜂窝块的外围设有蒙皮11。以这样方式形成的蜂窝块具有万向吸能的优点，充分阻挡或减弱来自水下爆炸冲击波对舰船及人员的伤害。所述外防护铝蜂窝块焊接在船体外板1上。

所述内防护铝蜂窝块包括铝蜂窝块一14、铝蜂窝块二15、铝蜂窝块三16、铝蜂窝块四17和铝蜂窝块五18，其中铝蜂窝块一14和铝蜂窝块二15填充在船舰的底部，铝蜂窝块三16和铝蜂窝块四17填充在舷侧的弧面处，铝蜂窝块五18填充在船舰的侧部。所述内防护铝蜂窝块完全填充相对应的小舱室，无需焊接。所述内防护铝蜂窝块的安装方式为蜂窝孔垂直船体外板1和船体内板2的方向布置。

所述外防护铝蜂窝块包括若干直角式铝蜂窝块10和若干弧形铝蜂窝块19，在舷侧的弧面处设置弧形铝蜂窝块19，在船舰的侧部直面处及底部设置直角式铝蜂窝块10。

内防护铝蜂窝块的液体流通孔12的尺寸根据所填充舰船的型号和功能确定。蜂窝板上的蜂窝孔的尺寸和蜂窝厚度根据对应放置舱段的功能确定。

所述外防护铝蜂窝块的厚度为0.12m，长宽均为1m，是在舰船完成焊接后，在关键区域或舰船外板全局布置的缓冲块，无需对舰船的结构又任何更改。

1平方米的叠层蜂窝，蜂窝厚度为1mm时，蜂窝块的密度仅为金属板材的0.55％，但对于减小水下爆炸冲击波能力却是金属板材的数倍，同时此种方式的铝蜂窝板可随时更换或加强、加厚蜂窝等。

此种发明适用于任何结构的船体，只需知道船体外形尺寸即可，在对蜂窝板进行叠层时，设计成船体外形尺寸的蜂窝块即可，此种蜂窝板通过横向蜂窝板8和纵向蜂窝板9组成，通过横纵向蜂窝板的叠层而形成蜂窝块10，在蜂窝块10外测一圈添加蒙皮11，以这样方式形成的蜂窝块具有万向吸能的优点，充分阻挡或减弱来自水下爆炸冲击波对舰船及人员的伤害。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：包括船体外板(1)、船体内板(2)、船体桁材(3)、船体实肋板(7)和内防护结构，所述的船体外板(1)、船体内板(2)、船体桁材(3)和船体实肋板(7)围成多个小舱室，在多个小舱室内填充所述的内防护结构；

在船体外板(1)上均匀设有若干船体外板纵骨加强筋(6)，在船体内板(2)上均匀设有若干船体内板纵骨加强筋(5)，在船体桁材(3)上设有船体桁材加强筋(4)；

所述的内防护结构包括若干内防护铝蜂窝块，在每个内防护铝蜂窝块的中心处开有液体流通孔(12)，在每个内防护铝蜂窝块的两侧面及上下表面均开设有与相应的加强筋配合的通槽口(13)；所有的内防护铝蜂窝块均由若干蜂窝板平行排列挤压而成，每个内防护铝蜂窝块的形状与相应的小舱室的形状相适应。

2.根据权利要求1所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：在船体外板的外表面还全覆盖有外防护结构，所述外防护结构包括若干外防护铝蜂窝块，每个外防护铝蜂窝块均由若干横向蜂窝板(8)和若干纵向蜂窝板(9)交替布置叠加而成，且每个外防护铝蜂窝块与贴附的对应处的船体外板的形状相适应，在每个外防护铝蜂窝块的外围设有蒙皮(11)。

3.根据权利要求1所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：所述内防护铝蜂窝块包括铝蜂窝块一(14)、铝蜂窝块二(15)、铝蜂窝块三(16)、铝蜂窝块四(17)和铝蜂窝块五(18)，其中铝蜂窝块一(14)和铝蜂窝块二(15)填充在船舰的底部，铝蜂窝块三(16)和铝蜂窝块四(17)填充在舷侧的弧面处，铝蜂窝块五(18)填充在船舰的侧部。

4.根据权利要求2所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：所述外防护铝蜂窝块包括若干直角式铝蜂窝块(10)和若干弧形铝蜂窝块(19)，在舷侧的弧面处设置弧形铝蜂窝块(19)，在船舰的侧部直面处及底部设置直角式铝蜂窝块(10)。

5.根据权利要求1所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：内防护铝蜂窝块的液体流通孔(12)的尺寸根据所填充舰船的型号和功能确定。

6.根据权利要求2所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：蜂窝板上的蜂窝孔的尺寸和蜂窝厚度根据对应放置舱段的功能确定。

7.根据权利要求1所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：所述内防护铝蜂窝块的安装方式为蜂窝孔垂直船体外板(1)和船体内板(2)的方向布置。

8.根据权利要求2所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：所述外防护铝蜂窝块的厚度为0.12m，长宽均为1m。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：所述内防护铝蜂窝块完全填充相对应的小舱室。

10.根据权利要求2、4、6或8所述的一种基于铝蜂窝优化的舰船抗冲击防护结构，其特征在于：所述外防护铝蜂窝块焊接在船体外板(1)上。

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