爆炸破片对防护液舱的穿透效应

有 明 显 的叠 加 效 应 ， 高 压 区 域 的位 置 与 破 片 间 距 有 关 ， 冲 击 波 压 力 峰值 和 液 舱 内 板 受 到 的 压 力 大 于 ２ 倍 的 单 发破片打击 情况 。 关键词 ： 爆炸力学 ； 叠加效应 ； 破片； 防护 液 舱 ； 穿甲
中 图分 类号 ： Ｏ３ ８ ５ 国 标 学 科 代 码 ：１ ３ ０ ３ ５ ２ ０ 文献标志码 ： Ａ
爆 炸破 片对 防护 液 舱 的 穿透 效 应
孔祥韶 ， 吴卫国， 李 俊， 李晓彬， 徐双喜
（ 武 汉理工大学交通学 院， 湖 北 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ）
摘要： 分 别 对 单 发 破 片 和 双 发 破 片 同 时 穿 透 液 舱 的过 程 进 行 了 数 值 计 算 ， 提 出 了 破 片 穿 透 液 舱 的 ５个 典 型过程 ， 分 析 了破 片 速 度 的 衰 减 规 律 、 液 舱 内 板 的 响 应 及 舱 内液 体 中 冲击 波压 力 的 叠 加 效 应 。结 果 表 明 ： 破 片 穿 透 液 舱 的过 程 中产 生 的 冲 击 波 和 局 部 压 力 将 作 用 在 液 舱 内板 上 ， 双 发 破 片 打 击 时 液 体 内 部 产 生 的 冲击 波
破 片质 量 的计算 最 常用 的是 Ｍｏ ｔ ｔ 公式 ：
２ Ｋ
一
（ ｏ＋ ｄ １ ） 。 （ １＋ ２ ７ ＂ ／ ／ ｍ ）
— — — — — — — 一
，
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收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ５ — ０ ３ ；修 回 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ８ — ０ ２
第３ ３卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ９ 月
文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — １ ４ ５ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ４ ７ １ — ０ ８
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ １ ． ３ ３。 Ｎｏ ． ５
Ｓｅ ｐ ｔ ．， ２ ０１ ３
ＥＸＰＬＯ Ｓ１ ０ Ｎ Ａ ＮＤ ＳＨ Ｏ ＣＫ Ｗ Ａ Ｖ ＥＳ
基金项 目：国防基础研究项 目（ Ａ１ ４ ２ ０ ０ ８ ０ １ ８ ４ ） ； 中央高校基本科研业务费专项项 目（ ２ ０ １ １ Ｙ Ｂ ０ ８ ）
作者简 介 ： 孔祥韶 （ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 博 士， 讲师 。
爆
炸
与
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第 ３ ３卷
算， 分 析单 发 和双发 破 片 的速度 衰减 规律 、 舱 内液 体 的 响应 及液 舱 内外板 的变 形 和破 坏 ， 重 点讨 论 破 片
间距离 对 上述 方面 的影 响 ， 进一 步探 讨液 舱 对破 片群 的 防御 能力 。在此 基 础上 ， 对 防护液 舱 的设 计 提 出
有 参考 价值 的建议 。
ｌ 反 舰 导 弹 战 斗 部 破 片 特 性
当导 弹战 斗部 在舰 艇舱 室 内部爆 炸 时 ， 战斗 部壳 体 在爆 轰 产 物作 用 下 将 发生 膨 胀 、 破裂， 形成 大 量
大 小不 等 的高 速破 片 。以某 反舰 导 弹为对 象 ， 其 战斗 部 技术 参 数 为 ： 全长 ， ６ ２ ４ ． ２ ｍｍ； 总质 量 ， ２ ３ ０ ｋ ｇ ； 装 药长 度 ， ４ ８ ４ ． ２ ｍｍ； 装 药直 径 ， ３ ７ ４ ． ４ ｍｍ； 装 药质 量 ， ８ ９ ． １ ｋ ｇ ； 装 药种 类 ， Ｂ炸药 。 战斗部 爆 炸产 生 的破 片平均 速度 可采 用 Ｇｕ ｒ ｎ ｅ ｙ公 式 计算得 到 ， 即：
大 型水 面舰船 舷侧 均设 有 防护 液舱 ， 其 主要 作 用是 防御 反舰 武 器 对 内部 重 要舱 室 的破 坏 。高速 破 片穿 过液 舱 的过 程可分 为 ４个 阶段 『 】 ］ ， 即穿 透液 舱外 板 、 破片 在液 体 中运 动 、 形成 气 穴和穿 透 液舱 内板 。 破 片 穿透 过程 中与舱 内液 体 的作 用 机理 非 常复 杂 ， 近 期 的研究 主 要 集 中在 破 片在 液 体 中运 动 时 产 生 的 冲击 波 、 压力 、 气穴、 破 片速 度 衰减 等 特性 ， 以及 液 舱 舱 壁 的 变形 和破 坏 情 况 。Ｍ． Ｌ ｅ ｅ等＿ ２ 研究 了高 速 物体 入水 产生 的压力 波 的传播 ， 建 立 了理论 计算 模 型 ；Ｄ ． Ｔ ｏ ｗｎ ｓ ｅ ｎ ｄ等口 ］ 通过 系 列实 验 ， 研 究 了液 体 容 器 在 高速 破 片冲击 下 的破 坏情 况 。Ｄ． Ｖａ ｒ ａ ｓ等＿ 】 ］ 研 究 了不 同液 位 的 容器 在 高 速破 片 打 击 下 的 响应 ， 并 采用 Ｌ Ｓ － ＤＹＮＡ 中 的 ＡＬ Ｅ和 Ｓ Ｐ Ｈ 方 法模 拟 了实 验 过 程 ， 验 证 了数 值 计 算 方 法 的有 效 性 和 准 确性 ＿ ４ ］ 。 此外 ，Ｍ． Ｎｉ ｓ ｈ ｉ ｄ ａ 等 ］ 、 Ｐ ． Ｊ ． Ｄ ｉ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ｅ 等 ］ 、 Ｊ ． Ｐ ． Ｂ ｒ ｏ ｇ等 ］ 、 Ｎ． Ｌ ｅ ｃ ｙ ｓ ｙ ｎ等［ 的实 验 、 理 论分 析 和数值 计 算 。 目前 的研 究 主要是 针对 单个 破 片穿 透液 体容 器 的过 程 。本文 中对 破 片穿过 液舱 的过 程进 行数值 计 有 针对 性 地开 展 了大 量
。 一￣ ／ ２ Ｅ （ １ Nhomakorabea＋０ ． ５ ）
（ １ ）
式中： 口为 战 斗 部 装 药 与 壳 体 的 质 量 比 ；
为 战 斗 部 装 药 的 Ｇｕ ｒ ｎ ｅ ｙ常 数 ， 对 于 Ｂ类 炸 药 ， ￣ ／ 一
２ ． ８ ８ ５ ｋ ｍ／ ｓ 。结合 该 反舰 导弹 战斗 部 的相关 参数 ， 由式 （ １ ） 可得 爆 炸产 生 的破 片平均 速度 一２ ｋ ｍ／ ｓ 。