一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力測量裝置及評價方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力測量裝置及評價方法，涉及艦船毀傷和防護技術領域，該方法包括：根據測量得到的破片群載荷沿軸向方向的初始速度和收集的破片質量，得到破片毀傷空間體積半徑；根據測量得到的沖擊波壓力載荷得到待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量，根據測量得到的準靜態壓力載荷得到待測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量；將兩種等效裝藥量代入建立的整體變形計算公式，得到爆炸當艙各結構發生臨界撕裂破壞時的結構毀傷空間體積半徑；根據破片毀傷空間體積半徑和結構毀傷空間體積半徑，建立待測戰斗部的綜合毀傷威力指標，為后續戰斗部綜合毀傷威力的定量比較提供了重要支撐。力的定量比較提供了重要支撐。力的定量比較提供了重要支撐。

【技術實現步驟摘要】
一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力測量裝置及評價方法


[0001]本專利技術涉及艦船毀傷和防護
，尤其是一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力測量裝置及評價方法。

技術介紹

[0002]半穿甲反艦導彈依靠動能侵徹進入艦船內部爆炸，形成的多種復合載荷可對艦船結構及設備耦合毀傷，是當前水面艦船面臨的主要威脅。與敞開環境相比，艙室內爆對艦船結構的毀傷更為復雜，破壞效應更為明顯。一方面艙室內爆過程中形成的載荷種類眾多，既包含瞬態的強沖擊載荷及壁面反射載荷，又包括由爆轟產物膨脹及后續燃燒引起的準靜態壓力載荷，還包括戰斗部殼體自然破碎形成的高速破片群載荷。另一方面艙室結構的損傷變形又會進一步影響載荷，結構的損傷變形與載荷存在很強的耦合關系。
[0003]試驗是研究半穿甲戰斗部毀傷威力最有效的方式，當前階段，國內外的學者針對半穿甲戰斗部開展了較多的試驗研究，針對戰斗部的高速破片群載荷，利用破碎性試驗開展了戰斗部破片速度、質量分布、飛散特性研究；針對戰斗部壓力載荷，通常開展裸藥的艙室內爆試驗，研究了沖擊波、準靜態壓力等載荷特性。現有的研究基本將半穿甲戰斗部的載荷進行單獨研究，鮮有試驗裝置可同時測量半穿甲戰斗部的破片群載荷、沖擊波壓力載荷、準靜態壓力載荷等；另一方面，由于半穿甲戰斗部形成的載荷種類較多，既有高速破片群的點打擊毀傷，又有沖擊波壓力、準靜態壓力的面打擊毀傷，目前階段尚未有具體的指標可用于定量比較半穿甲戰斗部的綜合毀傷威力。

技術實現思路

[0004]本專利技術人針對上述問題及技術需求，提出了一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力測量裝置及評價方法，通過該測量裝置可同時將待測戰斗部的破片群載荷、沖擊波壓力載荷、準靜態壓力載荷的重要參數全部測出，解決了傳統試驗難以同時測量帶殼戰斗部多毀傷載荷的大難題。且通過試驗與理論相結合的方式提出的評價方法綜合考慮了待測戰斗部的各個載荷毀傷影響，給出了綜合毀傷威力評估模型，解決了現階段難以比較不同半穿甲戰斗部綜合毀傷威力定量比較的大難題。
[0005]本專利技術的技術方案如下：
[0006]第一方面，本申請提供了一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力評價方法，包括如下步驟：
[0007]根據測量得到的破片群載荷沿軸向方向的初始速度v
i
和收集的破片質量m0，得到破片毀傷空間體積半徑R1；
[0008]根據測量得到的沖擊波壓力載荷I
i
反推得到待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1，根據測量得到的準靜態壓力載荷P
i
反推得到待測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量M2；
[0009]將待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1和等效準靜態壓力載荷裝藥量M2代
入建立的整體變形計算公式，得到爆炸當艙各結構發生臨界撕裂破壞時的結構毀傷空間體積半徑R2；
[0010]根據破片毀傷空間體積半徑R1和結構毀傷空間體積半徑R2，建立待測戰斗部的綜合毀傷威力指標P，P＝k1R1+k2R2；
[0011]其中，i為傳感器測點，k1、k2為權重系數，爆炸當艙各結構包括艙室的上下甲板和四周艙壁。
[0012]其進一步的技術方案為，根據測量得到的破片群載荷沿軸向方向的初始速度v
i
和收集的破片質量m0，得到破片毀傷空間體積半徑R1的方法包括：
[0013]將破片群載荷沿軸向方向的初始速度v
i
的測點平均值和破片質量m0代入破片侵徹每一層結構后的剩余速度計算公式，令剩余速度v
r
為零從而計算得到破片密集分布區域對應的臨界空間分散角度θ；剩余速度計算公式為：
[0014][0015]根據爆炸當艙破片分布密集度函數確定爆炸當艙各結構的破片密集分布區域半徑r
j
；
[0016]根據θ＝2arctan(R
j
/r
j
)得到破片擊穿爆炸當艙各結構的最大距離R
j
，取六個結構R
j
的平均值作為破片毀傷空間體積半徑R1；
[0017]式中，v0為各測點初始速度v
i
的平均值，d1為破片直徑，h1為侵徹靶板的厚度，ρ為侵徹靶板的密度，K為侵徹靶板的材料相關參數；爆炸當艙破片分布密集度函數是通過擬合得到爆炸當艙各結構的破片分布數量與對應的分布區域半徑r之間的關系。
[0018]其進一步的技術方案為，根據測量得到的沖擊波壓力載荷I
i
反推得到待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1的方法包括：
[0019]取測量得到的沖擊波壓力載荷I
i
的測點平均值作為沖擊波沖量I
m
：
[0020][0021]參照沖擊波沖量計算公式，根據比例爆距反推等效TNT裝藥量，作為待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1；
[0022][0023]其進一步的技術方案為，根據測量得到的準靜態壓力載荷P
i
反推得到待測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量M2的方法包括：
[0024]取測量得到的準靜態壓力載荷P
i
的測點平均值作為準靜態壓力峰值P
qs
；
[0025][0026]參照準靜態壓力計算公式，根據爆炸當艙艙室體積V1反推等效TNT裝藥量，作為待
測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量M2；
[0027][0028]其進一步的技術方案為，將待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1和等效準靜態壓力載荷裝藥量M2代入建立的整體變形計算公式，得到爆炸當艙各結構發生臨界撕裂破壞時的結構毀傷空間體積半徑R2的方法包括：
[0029]假設爆炸當艙的長寬高三個方向的長度均放大α，采用基于能量法建立的沖擊波壓力載荷、準靜態壓力載荷耦合作用下爆炸當艙各結構的整體變形計算公式w＝w1+w2，計算爆炸當艙各個結構的整體變形剛好達到臨界撕裂破壞的放大系數α
′
；取六個方向發生臨界撕裂破壞時的長度平均值作為結構毀傷空間體積半徑R2：
[0030][0031]其中，w1為沖擊波壓力載荷作用下爆炸當艙各結構的整體變形最大撓度，w2為準靜態壓力載荷作用下爆炸當艙各結構的整體變形最大撓度，L
j
為爆炸當艙中第j個臨界破壞結構與待測戰斗部之間的距離；爆炸當艙各個結構的整體變形剛好達到臨界撕裂破壞的條件為：當疊加后的整體變形最大撓度總和w超過結構短邊跨距的20％時，視為該結構邊界發生撕裂破壞。
[0032]其進一步的技術方案為，w1的計算方法包括：在沖擊波壓力載荷作用下，爆炸當艙各結構的整體變形計算公式如下：
[0033][0034][0035]w2的計算方法包括：在準靜態壓力載荷作用下，爆炸當艙各結構的整體變形計算公式如下：
[0036][0037][0038][0039]聯立E
k
求解出w1，聯立W求解出w2；
[0040]式中，E
k
為沖擊波壓力載本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種半穿甲戰斗部綜合毀傷威力評價方法，其特征在于，所述方法包括：根據測量得到的破片群載荷沿軸向方向的初始速度v
i
和收集的破片質量m0，得到破片毀傷空間體積半徑R1；根據測量得到的沖擊波壓力載荷I
i
反推得到待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1，根據測量得到的準靜態壓力載荷P
i
反推得到待測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量M2；將所述待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1和等效準靜態壓力載荷裝藥量M2代入建立的整體變形計算公式，得到爆炸當艙各結構發生臨界撕裂破壞時的結構毀傷空間體積半徑R2；根據所述破片毀傷空間體積半徑R1和所述結構毀傷空間體積半徑R2，建立待測戰斗部的綜合毀傷威力指標P，P＝k1R1+k2R2；其中，i為傳感器測點，k1、k2為權重系數，爆炸當艙各結構包括艙室的上下甲板和四周艙壁。2.根據權利要求1所述的半穿甲戰斗部綜合毀傷威力評價方法，其特征在于，所述根據測量得到的破片群載荷沿軸向方向的初始速度v
i
和收集的破片質量m0，得到破片毀傷空間體積半徑R1的方法包括：將破片群載荷沿軸向方向的初始速度v
i
的測點平均值和破片質量m0代入破片侵徹每一層結構后的剩余速度計算公式，令剩余速度v
r
為零從而計算得到破片密集分布區域對應的臨界空間分散角度θ；所述剩余速度計算公式為：根據爆炸當艙破片分布密集度函數確定爆炸當艙各結構的破片密集分布區域半徑r
j
；根據θ＝2arctan(R
j
/r
j
)得到破片擊穿爆炸當艙各結構的最大距離R
j
，取六個結構R
j
的平均值作為破片毀傷空間體積半徑R1；式中，v0為各測點初始速度v
i
的平均值，d1為破片直徑，h1為侵徹靶板的厚度，ρ為侵徹靶板的密度，K為侵徹靶板的材料相關參數；所述爆炸當艙破片分布密集度函數是通過擬合得到爆炸當艙各結構的破片分布數量與對應的分布區域半徑r之間的關系。3.根據權利要求1所述的半穿甲戰斗部綜合毀傷威力評價方法，其特征在于，所述根據測量得到的沖擊波壓力載荷I
i
反推得到待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1的方法包括：取測量得到的沖擊波壓力載荷I
i
的測點平均值作為沖擊波沖量I
m
：參照沖擊波沖量計算公式，根據比例爆距反推等效TNT裝藥量，作為待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1；
4.根據權利要求1所述的半穿甲戰斗部綜合毀傷威力評價方法，其特征在于，所述根據測量得到的準靜態壓力載荷P
i
反推得到待測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量M2的方法包括：取測量得到的準靜態壓力載荷P
i
的測點平均值作為準靜態壓力峰值P
qs
；參照準靜態壓力計算公式，根據爆炸當艙艙室體積V1反推等效TNT裝藥量，作為待測戰斗部的等效準靜態壓力載荷裝藥量M2；5.根據權利要求1所述的半穿甲戰斗部綜合毀傷威力評價方法，其特征在于，所述將所述待測戰斗部的等效沖擊波壓力載荷裝藥量M1和等效準靜態壓力載荷裝藥量M2代入建立的整體變形計算公式，得到爆炸當艙各結構發生臨界撕裂破壞時的結構毀傷空間體積半徑R2的方法包括：假設爆炸當艙的長寬高三個方向的長度均放大α，采用基于能量法建立的沖擊波壓力載荷、準靜態壓力載荷耦合作用下爆炸當艙各結構的整體變形計算公式w＝w1+w2，計算爆炸當艙各個結構的整體變形剛好達到臨界撕裂破壞的放大系數α
′
；取六個方向發生臨界撕裂破壞時的長度平均值作為結構毀傷空間體積半徑R2：其中，w1為沖擊波壓力載荷作用下爆炸當艙各結構的整體變形最...

【專利技術屬性】
技術研發人員：伍星星，劉建湖，王海坤，張倫平，鄒浩陽，董九亭，
申請(專利權)人：中國船舶科學研究中心，
類型：發明
國別省市：