金字塔点阵夹层壳对潜艇抗水爆防护机理

摘要

将轻质高强金字塔点阵夹层壳运用在常规潜艇非耐压壳上,以达到遭受鱼雷近距离攻击时有效降低潜艇耐压壳损伤的目的.本文首先提出了常规潜艇上安装金字塔点阵夹层壳的设计方案.采用MSC.NASTRAN研究了安装金字塔点阵夹层壳后潜艇艇体结构的抗高静水压性能.仿真结果表明,经过改进的潜艇舱段结构在计算水深下处于安全范围,具有良好的抗静压性能.之后采用MSC.DYTRAN研究了以金字塔点阵夹层壳作为潜艇外层防护结构的抗爆效能.研究结果表明,当100 kg TNT装药在潜艇舱段舷侧3 m处爆炸时,以受损变形为评价参数,安装金字塔点阵夹层壳的潜艇耐压壳抗爆性能相较于常规潜艇提高了69.7%.迎爆面外壳板和上甲板的抗爆性能分别提高了49.8%和55.8%.与实心板相比,当流固耦合系数大于10,且芯层强度与冲击波峰值比值小于0.15时,芯层可以降低入射总冲量60%以上,运用在潜艇上的金字塔点阵夹层壳不仅满足承受高静水压的条件,还可以大幅提高潜艇艇体结构的抗水下爆炸冲击性能,具有显著的应用价值.