海洋是大国冲突的主要战场,而航母等大型水面舰艇是决胜海战的关键。随着反舰导弹命中精度的提高、装药量的增大,已成为现代大型水面舰艇面临的最重要的威胁之一。反舰导弹最主要的攻击模式是穿透舰船外板,进入舰船舱室内部发生爆炸,对舰艇内部重要舱室、设备、人员造成不同程度的毁伤,从而导致舰船的严重毁伤,例如,俄乌战争中俄罗斯黑海舰队旗舰“莫斯科号”导弹巡洋舰被一发反舰导弹命中导致沉没。
由于舰船舱室的密闭作用,内部爆炸和空中爆炸的载荷存在明显区别,作用机制更加复杂。由于在密闭结构内的激波多次反射,结构将承受多次冲击波荷载,其峰值压力明显超过自由场爆炸值。此外,由于爆炸产生的高温气体无法泄出,形成持续时间较长的准静态压力,内部爆炸威力明显大于空中爆炸。
开展密闭空间内部爆炸毁伤机理的研究是开展舰船防护结构设计的基础,舰船舱室实尺度爆炸试验是开展舰船内部爆炸毁伤最为可靠的试验方法,但实尺度试验代价过于昂贵,耗时较长且难以操作。缩比模型试验方法具有操作简单,可重复性高等优点,但由于应变率效应的问题,缩比模型无法真实的还原实尺度模型的毁伤效果。
北京理工大学李营教授团队设计了不同缩比尺度的钢质箱体模型,开展了钢质箱体内部爆炸试验,分析了内部爆炸下钢质箱体的变形模式和爆炸载荷特征,对比了不同缩比尺度的钢质箱体的变形相似特征,提出了钢质箱体的缩比模型的修正方法,为舰船抗爆性能的研究提供了一种新的研究途径和方法。相关成果发表在《防务技术》(英文版)年第5期上。
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