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緒論

研究背景介紹

現(xiàn)代對(duì)艦船攻擊性武器的威力日益增強(qiáng)，而且命中精度和突防能力都有很大的改進(jìn)，因此，對(duì)艦船防護(hù)的要求也越來越高，大型艦船十分強(qiáng)調(diào)自身的裝甲防護(hù)和結(jié)構(gòu)防護(hù)，艦船防護(hù)能力集中體現(xiàn)在艦船的舷側(cè)結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能上，這就讓我們想到怎么樣才能夠讓舷側(cè)結(jié)構(gòu)更加牢固，來延長(zhǎng)艦船的壽命，使其更具生命力。

大型艦船防護(hù)系統(tǒng)主要有甲板防護(hù)、舷側(cè)防護(hù)、底部防護(hù)和專門防護(hù)組成，其中又以舷側(cè)防護(hù)的面積最大，防護(hù)要求最高。艦船舷側(cè)結(jié)構(gòu)通常為多層結(jié)構(gòu)，其主要的防御對(duì)象為類似魚類的攻擊性武器的爆炸沖擊，所以舷側(cè)結(jié)構(gòu)設(shè)置多層來衰減其沖擊波,艦船水下防護(hù)結(jié)構(gòu)一般設(shè)有3-5道縱向防雷隔艙，隔艙可以是空艙，也可以是液艙或者其它多孔介質(zhì)材料。美英日等國艦船典型的防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想是將艦船結(jié)構(gòu)的第一層設(shè)為空艙，目的是給接觸爆炸時(shí)的外板提供變形的空間，并迅速衰減水中爆炸的沖擊壓力，一般稱為膨脹艙；第二層隔艙一般為液艙，它可以使壁中集中載荷變成分布載荷，(液體的粘性，將對(duì)沖擊波和彈片起減速過濾作用)稱為吸收艙；第三層隔艙又為空艙，在防雷艙結(jié)構(gòu)中，除設(shè)置釋放艙、吸收艙外，還要沿縱向設(shè)置一道防護(hù)艙壁作為最后的防線，這道縱向防護(hù)艙壁實(shí)際上是-塊比較厚的平板，有時(shí)也稱為主裝甲板，其上沒有架構(gòu)加強(qiáng)，可假設(shè)為平面應(yīng)力板，允許其變形，這層板可以產(chǎn)生裂紋并滲水，但要不能碰到最后一道隔壁，確保沖擊波不能夠?qū)?nèi)層的結(jié)構(gòu)的破壞作用，所以有必要加強(qiáng)鞏固其防護(hù)結(jié)構(gòu)。

因此為了提高艦船結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能，使沖擊能量的耗散盡可能以一種可控制的方式進(jìn)行，有時(shí)需要設(shè)計(jì)一些特殊的結(jié)構(gòu)元件作為能量吸收裝置,或者叫能量耗散裝置。國內(nèi)外很多人通過對(duì)泡沫鋁力學(xué)性能的研究，認(rèn)為泡沫鋁材料是一種很好的吸能材料，再加上泡沫鋁質(zhì)量輕，減震性好，成型容易，緩沖性能好等特點(diǎn)，基于這個(gè)特點(diǎn)，如果以其為內(nèi)襯材料做夾芯板防護(hù)結(jié)構(gòu)，會(huì)達(dá)到有更好的抗沖擊性能要求。

沖擊波按其傳播速度分為低速、中速、高速?zèng)_擊波，國內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)泡沫材料做高速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果顯示其衰減沖擊波的功能不是很顯著，分析原因認(rèn)為泡沫材料在高速?zèng)_擊波下瞬間達(dá)到致密狀態(tài)其多孔材料的吸能特性失去了效用。針對(duì)于中低速?zèng)_擊波，需要將其設(shè)計(jì)成在沖擊載荷作用時(shí)工作在“薄膜應(yīng)力”狀態(tài)下。即利用平板在薄膜應(yīng)力狀態(tài)下能產(chǎn)生大撓度而不破損的特性來最大可能地吸收沖擊能量。由于該防護(hù)艙壁本身不參與其它強(qiáng)度，產(chǎn)生大撓度時(shí)，不會(huì)影響船的其它性能，因此這種設(shè)計(jì)是可行的。二戰(zhàn)后各國的艦船舷側(cè)防護(hù)結(jié)構(gòu)水下防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平有了很大的進(jìn)步。人們開始對(duì)水下艦船舷側(cè)爆炸問題進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究比較多，但是對(duì)泡沫鋁夾芯板結(jié)構(gòu)的中低速?zèng)_擊載荷的研究相對(duì)少。對(duì)于艦船實(shí)艦沖擊載荷試驗(yàn)，可見的國內(nèi)外公布的資料不是很多，一般情況下，人們都是將實(shí)際模型簡(jiǎn)化后進(jìn)行試驗(yàn)。

本文所提出了新型的抗沖擊防護(hù)體結(jié)構(gòu)的很多特性以及應(yīng)用方面的防護(hù)性問題，特別是對(duì)夾芯板的碰撞沖擊實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬方面的研究更值得我們?nèi)パ芯俊?/span>