艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，包括從艦船船體外側(cè)至內(nèi)側(cè)順次排列的雙層外殼、空艙、第一液艙和第二液艙，第一液艙和第二液艙內(nèi)充水高度h為艙高H的0.70～0.80，空艙和第一液艙之間通過第一隔艙板隔開，第一液艙和第二液艙之間通過第二隔艙板隔開，第二液艙和艦船內(nèi)艙之間通過第三隔艙板隔開，第二液艙朝向艙體一側(cè)與上下間隔排列的多根縱向箱形梁固定連接。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)型式具有重量輕、抗爆性能好、剩余強度高等優(yōu)點，艦船舷側(cè)受到爆炸沖擊時，可以吸收大部分爆炸沖擊能，避免破壞艦船艙室和人員損失。
【專利說明】艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船體結(jié)構(gòu)，特別涉及一種艦船船體舷側(cè)結(jié)構(gòu)，屬于船舶工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著反艦導彈技術(shù)的快速發(fā)展，艦船作戰(zhàn)時面臨著越來越嚴酷的爆炸威脅。由反艦導彈戰(zhàn)斗部爆炸瞬間產(chǎn)生的沖擊波和高速破片群對艦船的船體結(jié)構(gòu)、艦載設(shè)備和人員造成不同程度的損傷，從而破壞艦船正常執(zhí)行任務的能力甚至使其破損沉沒。艦船防護系統(tǒng)主要有甲板防護、舷側(cè)防護、底部防護和專門防護組成，其中又以舷側(cè)防護的面積最大，防護的要求最高，舷側(cè)是艦船的最薄弱部位，在艦船舷側(cè)增設(shè)的抗爆防護結(jié)構(gòu)可使艦船遭到反艦導彈戰(zhàn)斗部直接命中后其內(nèi)部重要設(shè)備、彈藥和燃料倉不受損傷，以避免發(fā)生一旦命中就造成艦毀人亡的嚴重后果。
[0003]艦船舷側(cè)必須設(shè)置防護結(jié)構(gòu)才能有效地抵御反艦導彈的攻擊，目前，艦船舷側(cè)防護結(jié)構(gòu)通過增大縱深和增加鋼板的厚度來實現(xiàn)的，大大增加了艦船船體結(jié)構(gòu)的自重，嚴重影響艦船的操控性。由于中小型艦船結(jié)構(gòu)縱深受到限制，如何選用新的結(jié)構(gòu)型式和結(jié)構(gòu)材料，以使整個船體結(jié)構(gòu)在保持應有性能的同時大幅降低重量，并提高防護結(jié)構(gòu)的防護性能，是艦船結(jié)構(gòu)需迫切解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能提高艦船的抗爆抗沖擊性能的的艦船舷側(cè)防護結(jié)構(gòu)，增強艦船船體結(jié)構(gòu)的防護能力，提高艦艇結(jié)構(gòu)的生命力。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
一種艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，包括從艦船船體外側(cè)至內(nèi)側(cè)順次排列的雙層外殼、空艙、第一液艙和第二液艙，所述雙層外殼包括外殼板、第二外殼板和上下間隔固定在外殼板、第二外殼板之間的至少三層縱向隔壁,第一液艙和第二液艙內(nèi)充水高度h均為艙高H的
0.70?0.80，空艙和第一液艙之間通過第一隔艙板隔開,第一液艙和第二液艙之間通過第二隔艙板隔開，第二液艙和艦船內(nèi)艙之間通過第三隔艙板隔開，第二液艙朝向艙體一側(cè)與上下間隔排列的多根縱向箱形梁固定連接。
[0006]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
[0007]前述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其中所述雙層外殼間距為m、空艙間距n，n>2m，
空艙間距η不小于第一液艙間距r及第二液艙間距S。
[0008]前述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其中所述外殼板、第二外殼板、第一隔艙板、第二隔艙板和第三隔艙板均為金屬夾芯板，所述金屬夾芯板包括向著船舷方向的外板、背離船舷方向的內(nèi)板和充填在外板和內(nèi)板之間的高分子芯材夾心層，所述金屬夾芯板兩端均用橫板封閉。[0009]前述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其中所述外板和內(nèi)板均采用厚度為3?25mm的高強度鋼板制成；外板厚度a大于內(nèi)板厚度b，高分子芯材夾心層厚度c與外板厚度a之比c/a > 3 ;所述高分子芯材材質(zhì)為聚氨酯。
[0010]前述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其中所述縱向箱形梁的橫截面為正方形，縱向箱形梁采用高強度鋼板制成，縱向箱形梁每一內(nèi)壁上均設(shè)有加強筋。
[0011]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明采用雙層外殼、空艙、第一液艙和第二液艙的多層結(jié)構(gòu)，當防護結(jié)構(gòu)的縱深一定時，在艦船舷側(cè)設(shè)置的空艙和兩個液艙明顯減弱了爆炸對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，并且由于稀疏波對爆轟產(chǎn)物的膨脹和液艙中水將集中載荷轉(zhuǎn)變?yōu)榉植驾d荷雖使內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞面積增大，但降低了破壞強度?？张撈鹋蛎洔p壓的作用，能吸收部分爆炸能量；利用第一液艙(過濾艙)內(nèi)液體的粘性對爆炸沖擊波和彈片起減速過濾作用，可以使壁中集中載荷變成分布載荷，能協(xié)調(diào)第一隔艙板和第二隔艙板共同作用，減少第二隔艙板的變形和破壞。第二液艙能更好的吸收剩余破片的動能和爆炸沖擊波能量，防止第三隔艙板受到破壞?？贡阅芎茫Ｓ鄰姸雀?。
[0012]2、由兩層高強度鋼板及中間的高分子芯材夾心層組成的金屬夾芯板對壓力增加和沖擊載荷具有更高的承受能力。金屬夾芯板結(jié)構(gòu)重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，方便預制，縮短了施工時間，適用于快速搶修。金屬夾芯板具有較好的隔音減振作用，增強了艦船舷側(cè)結(jié)構(gòu)的吸能能力，增強了結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能和抗破損性。
[0013]3、雙層外殼內(nèi)設(shè)置了至少三層縱向隔壁，縱向隔壁受到爆炸的沖擊時可有效的吸收爆炸沖擊波的能量，有助于增強艦船縱向的結(jié)構(gòu)強度。通過吸收爆炸能量減少了爆炸對內(nèi)層結(jié)構(gòu)的破壞，保護了防護結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層第二液艙。
[0014]4、在第二液艙朝向艙體一側(cè)上下并排間隔設(shè)置的縱向箱形梁有效地提高船體結(jié)構(gòu)極限承載能力，提高了對武器毀傷效應的抵抗能力，且對縱向布置的電纜設(shè)備起到一定的保護作用?？v向箱形梁還有利于增強結(jié)構(gòu)強度，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于結(jié)構(gòu)抵抗戰(zhàn)斗損傷。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖示和解釋，這些實施例，是參照附圖僅作為例子給出的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖2的A-A剖視放大圖；
圖3為縱向箱形梁橫截面的放大圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例作對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]如圖1?圖3所示，本發(fā)明包括從艦船船體外側(cè)至內(nèi)側(cè)順次排列的的雙層外殼1、空艙2、第一液艙3和第二液艙4,雙層外殼包括外殼板11、第二外殼板12和上下間隔固定在外殼板11、第二外殼板12之間的至少三層縱向隔壁13，第一液艙和第二液艙內(nèi)充液高度h均為艙高H的0.70?0.80，本實施例的第一液艙3和第二液艙4內(nèi)充水高度h均為艙高H的0.75。此時船體結(jié)構(gòu)的抗爆能力與第一液艙3和第二液艙4充水滿艙時一致，因此，可以減輕結(jié)構(gòu)的自重，提高艦船的操控性?？张?和第一液艙3之間通過第一隔艙板21隔開，第一液艙3和第二液艙4之間通過第二隔艙板31隔開,第二液艙4和艦船內(nèi)艙之間通過第三隔艙板41隔開。雙層外殼間距為m、空艙間距n，n>2m,空艙間距η不小于第一液艙間距r及第二液艙間距S。
[0019]爆炸可分為接觸爆炸和非接觸爆炸。非接觸爆炸在多數(shù)情況下很難使艦船產(chǎn)生破口而沉沒，難以對艦船形成致命打擊。接觸爆炸的大部分能量耗于損傷船體結(jié)構(gòu)，使船體局部產(chǎn)生較大破口，部分艙室進水，嚴重情況下會造成大量艙室進水，甚至導致艦船沉沒。以接觸爆炸為例，空艙2給接觸爆炸時的雙層外殼I的外殼板11、第二外殼板12提供了變形空間，從而迅速衰減沖擊波的壓力；第一液艙3使武器戰(zhàn)斗部和外板的爆炸碎片穿入其內(nèi)的速度衰減；第二液艙4再次阻隔破片及沖擊波對內(nèi)層艦體的破壞作用。
[0020]當防護結(jié)構(gòu)的縱深一定時，由于空艙2、第一液艙3和第二液艙4明顯減弱了爆炸對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，并且由于稀疏波對爆轟產(chǎn)物的膨脹、第一液艙3和第二液艙4中的儲存水可將集中載荷轉(zhuǎn)變?yōu)榉植驾d荷，雖然增大了對第一液艙3和第二液艙4內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞面積，但是降低了破壞強度。
[0021]外殼板11、第二外殼板12、第一隔艙板21、第二隔艙板31和第三隔艙板41均為金屬夾芯板，如圖2所示，金屬夾芯板包括向著船舷方向的外板111、背離船舷方向的內(nèi)板112和充填在外板111和內(nèi)板112之間的高分子芯材夾心層113,金屬夾芯板兩端均用橫板114焊接封閉。外板、內(nèi)板和橫板114均采用厚度為3?25_的高強度鋼板制成。高分子芯材夾心層113材質(zhì)為聚氨酯。外板111厚度a大于內(nèi)板112厚度b，高分子芯材113厚度c與外板厚度a之比c/a > 3。
[0022]聚氨酯材質(zhì)的高分子芯材夾心層113吸能量大，充分發(fā)揮其緩沖性能，起到更好的防護效果，提高整體結(jié)構(gòu)的安全性，提高了艦船的抗破損能力，可優(yōu)化結(jié)構(gòu)的吸能分布，增強吸能能力，有效的提高了船體結(jié)構(gòu)的抗爆性，且簡化了結(jié)構(gòu)，易于生產(chǎn)制造。
[0023]與傳統(tǒng)的加筋板結(jié)構(gòu)相比，金屬夾芯板其具有高比剛度和高比強度的特點，在疲勞、耐撞擊、抗爆炸沖擊、減振降噪以及防火、隔熱等方面也具有優(yōu)良的性能。金屬夾層結(jié)構(gòu)作為一種未來工程應用的新型結(jié)構(gòu)，在艦船領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。在受到強沖擊載荷作用時，可有效的保護置于其后的人和設(shè)備等重要結(jié)構(gòu)物。
[0024]第二液艙4朝向艙體一側(cè)與上下間隔排列的多根縱向箱形梁5左側(cè)焊連；縱向箱形梁5的間距E為縱向箱形梁垂直方向邊長F的2?2.5倍，本實施例為2倍。本實施例的縱向箱形梁5的橫截面為正方形，縱向箱形梁5采用高強度鋼板焊成橫截面為空心正方形的焊接結(jié)構(gòu)件，包括兩塊上下板51和兩塊側(cè)板52，其每一內(nèi)壁上均焊有橫截面為L形的加強筋53，以提高縱向箱形梁5的抗爆炸沖擊性能。
[0025]縱向箱形梁5對爆炸的破壞效應具有足夠的抵抗能力，即使其中的某根縱向箱形梁5受到破壞，其余的縱向箱形梁5仍能保證艦船船體的總強度。本發(fā)明的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)具有防沖擊和防碎片殺傷的突出能力，構(gòu)成了一道道阻止爆炸破壞的內(nèi)部屏障，使艦船結(jié)構(gòu)具備了更好的抗爆能力。
[0026]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)型式具有重量輕、抗爆性能好、剩余強度高等優(yōu)點，艦船舷側(cè)受到爆炸沖擊時，可以吸收大部分爆炸沖擊能，避免破壞艦船艙室和人員損失。[0027]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換型成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，包括從艦船船體外側(cè)至內(nèi)側(cè)順次排列的雙層外殼、空艙、第一液艙和第二液艙，所述雙層外殼包括外殼板、第二外殼板和上下間隔固定在外殼板、第二外殼板之間的至少三層縱向隔壁，第一液艙和第二液艙內(nèi)充水高度h均為艙高H的0.70?0.80，空艙和第一液艙之間通過第一隔艙板隔開,第一液艙和第二液艙之間通過第二隔艙板隔開，第二液艙和艦船內(nèi)艙之間通過第三隔艙板隔開，第二液艙朝向艙體一側(cè)與上下間隔排列的多根縱向箱形梁固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述外殼板、第二外殼板、第一隔艙板、第二隔艙板和第三隔艙板均為金屬夾芯板，所述金屬夾芯板包括向著船舷方向的外板、背離船舷方向的內(nèi)板和充填在外板和內(nèi)板之間的高分子芯材夾心層，所述金屬夾芯板兩端均用橫板封閉。
3.如權(quán)利要求2所述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述外板、內(nèi)板和橫板均采用厚度為3?25mm的高強度鋼板制成。
4.如權(quán)利要求2所述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述外板厚度a大于內(nèi)板厚度b，高分子芯材夾心層厚度c與外板厚度a之比c/a > 3。
5.如權(quán)利要求2所述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述高分子芯材材質(zhì)為聚氨酯。
6.如權(quán)利要求1所述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述縱向箱形梁的間距E為縱向箱形梁垂直方向邊長F的2?2.5倍。
7.如權(quán)利要求1所述的艦船舷側(cè)多層抗爆防護結(jié)構(gòu)，其特征是，所述縱向箱形梁的橫截面為正方形，縱向箱形梁采用高強度鋼板制成，縱向箱形梁每一內(nèi)壁上均設(shè)有加強筋。
【文檔編號】B63B59/00GK103991518SQ201410188128
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】張婧, 施興華, 張健 申請人:江蘇科技大學