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水介质对内爆炸冲击的抑制作用研究
| 论文题名： | 水介质对内爆炸冲击的抑制作用研究 |
| 关键词： | 水面舰艇;内爆炸冲击;水介质;抑爆机理 |
| 摘要： | 自问世以来，反舰导弹的隐蔽性、命中精度和战斗部装药当量不断提高，逐渐成为水面舰艇的重要威胁。反舰导弹穿甲后会在舱室内部发生爆炸，所产生的能量会对舰船结构造成重大的毁伤。中小型水面舰艇由于自身的尺度与吨位限制不允许其设置大量的防护装甲结构，因此需要探索新型抗爆方式来提高舰艇的生命力。水介质具有资源丰富、吸热能力强且无毒无害的特点，其是否能够有效吸收爆炸能量、具有抑爆的功效引起了国内外学者的广泛关注和研究。因此，开展水介质对内爆炸冲击的抑制作用对国防装备建设具有重要的现实意义。 本文围绕水介质的抑爆性能问题，开展了以下研究工作： （1）开展了水介质对内爆炸的抑爆效果的影响因素研究。采用AUTODYN-2D轴对称模型模拟了水墙抑制内爆炸的过程，并对相关影响因素进行了参数化分析。考虑的参数主要包括置水位置、炸药当量以及水量（即水墙厚度）。通过对比分析得到了冲击波压力峰值随各参数变化的变化规律，并给出了各参数对水介质的抑爆效果的影响。结果表明，压力峰值的消减比例随着药量的增加呈现先上升后下降的趋势。压力峰值的消减比例随着水墙厚度的增加而上升。当水墙厚度达到一定厚度后，压力峰值的消减比例随厚度的增加不再发生明显的变化。 （2）开展了水介质对内爆炸的抑爆机理研究。从水滴入手，对水滴破碎和蒸发的相关问题进行了理论研究，得到了破碎能吸收、动能吸收以及热能吸收的理论表达式。开展了水介质抑制内爆炸的实验研究，通过高速摄影拍摄了爆炸的传播过程，对水介质与爆轰火焰的相互作用进行了分析，结合观察到的现象对水介质抑制内爆炸的机理进行了阐述。通过研究发现，水介质抑制爆炸的机理主要包括两个方面：能量吸收以及抑制爆炸反应，水介质可有效降低爆炸的强度。 （3）开展了水介质对内爆炸的抑爆效果研究。采用数值仿真及实验两种方法进行了研究。数值仿真采用AUTODYN-3D模型进行研究，得到了有/无水袋条件下冲击波的超压峰值、准静态压力峰值以及比冲量，通过对比分析得到了水介质的抑爆效果。实验主要是对水介质抑制内爆炸的实验研究所得到的冲击波压力的结果进行处理和分析。最后，将仿真结果与实验结果进行对比研究。 结果表明，水介质对超压峰值、准静态压力及比冲量都有明显的消减效果，其中对超压峰值的消减最为明显，最高可达71.2％。由此可以看出水介质具有明显的消波抑爆的效果。 这些研究可为水介质抑制内爆炸问题提供理论依据和现实指导，同时也可为舰船新型防爆技术提供参考借鉴。 |
| 作者： | 任广为 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 李俊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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