舰用点阵式反超音速半穿甲导弹战斗部防护网

摘要

本发明涉及一种舰用点阵式反超音速半穿甲导弹战斗部防护网，点阵式防护网包括支撑框架和固定安装于支撑框架内的至少一层防护网结构；防护网结构包括撞击块和连接缆绳，撞击块以点阵的方式排列于支撑框架内并通过连接缆绳依次连接形成一整块防护网结构，连接缆绳的端部均与支撑框架固定连接；撞击块由高密度、高硬度材料制成，用于侵蚀、墩粗、碎裂弹体，连接缆绳用于连接各个撞击块，承载、传递撞击块的重量。本发明设置在导弹来袭方向，与外板、重要舱室复合装甲舱壁等防护结构组合使用，使导弹在穿透外板时触发引信，在战斗部接触防护网之后能够降低战斗部爆炸后的毁伤威力，降低防护装甲结构总重量，提高舰船的机动性能和生命力。

说明书

技术领域

本发明涉及舰艇装甲防护技术领域，具体涉及一种舰用点阵式反超音速半穿甲导弹战斗部防护网。

背景技术

随着现代反舰武器的迅速发展，各种高性能的半穿甲反舰导弹已成为水面舰艇水线以上部位的主要威胁。半穿甲导弹对舰艇的攻击破坏模式是依靠其初始动能，穿透船体外板并侵入船体内部，战斗部爆炸产生爆炸冲击波和高速破片群，以充分发挥其对人员、内部设备的破坏威力。

为保护船体内部重要舱室的安全，抵御半穿甲导弹的攻击，目前的防护技术设计思想主要为采取组合式的防护结构体系，即设置内、外两层防护装甲。外层防护装甲结构通常采用较厚船用钢板或多层隔板结构等，其功能是触发半穿甲反舰导弹战斗部引信(现代反舰导弹战斗部通常采用触发延时引信)，并尽量减小战斗部的动能穿甲深度，从而最大限度的削弱战斗部的爆炸威力；先进的内层防护装甲设计多采用由多种不同性能的介质组合而成的复合装甲结构，主要用于抵御战斗部爆炸产生的高速破片和爆炸冲击波对重要舱室的毁伤破坏。

但是，若要有效抵御战斗部的动能穿甲，当采用普通船用钢作为装甲材料时，需要设置厚重的装甲，付出较大的重量代价，使得一般舰艇难以承受。以美国著名的Harpoon(RGM-84A)为例，根据德玛尔经验公式，导弹战斗部以1倍音速(340m/s)正面撞击舷侧时，约需79.3mm厚的钢甲才能抵御其动能穿甲。随着超音速导弹技术的出现和愈加成熟的应用(如俄印联合研制的布拉莫斯-Ⅱ反舰导弹)，抵御导弹战斗部动能穿甲的装甲结构重量还将大大增加。

因此，设置有效合理的防护装置，在相同防护等级要求下，相对于均质钢甲，在一定程度上降低防护装甲的结构总重量，对于提高舰船的机动性能和生命力等具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的防护装甲结构重量大的问题，提供一种舰用点阵式反超音速半穿甲导弹战斗部防护网，它设置于重要舱室外一定距离，与外板、重要舱室防护装甲舱壁等防护结构组合使用，形成一套防御超音速半穿甲导弹的防护系统，能够降低战斗部爆炸后的毁伤威力，降低防护装甲结构总重量，提高舰船的机动性能和生命力。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种舰用点阵式反超音速半穿甲导弹战斗部防护网，该点阵式防护网设置于舰船的外层防护装甲结构与内层防护装甲结构之间，所述点阵式防护网包括支撑框架和固定安装于支撑框架内的至少一层防护网结构。所述防护网结构包括撞击块和连接缆绳，所述撞击块以点阵的方式排列于支撑框架内并通过所述连接缆绳依次连接形成一整块防护网结构，所述连接缆绳的端部均与所述支撑框架固定连接。所述支撑框架用于承载所述撞击块与连接缆绳的总重量，限定所述防护网结构的空间位置，通过所述连接缆绳将撞击块与支撑框架连接。所述防护网结构可用于防御平头形、锥头形、卵头形等多种形状的超音速半穿甲导弹战斗部。所述撞击块由高密度、高硬度材料制成，是实现对战斗部弹体主动毁伤破坏的功能主体，主要用于侵蚀、墩粗、碎裂弹体，并最终发挥以下效用：(1)弹体的壳体破损、壳体碎裂、整体严重变形等结构性破坏；(2)弹体的引信过载失效、因战斗部壳体破坏导致的装药外露引起提前殉爆等功能性破坏。所述连接缆绳用于连接各个撞击块，承载、传递撞击块的重量，约束撞击块的防护网平面方向运动，并通过牵引作用传递撞击块动能以及自身的变形、断裂、运动方式耗散战斗部弹体动能。

上述方案中，所述点阵式防护网设置于导弹来袭方向，且位于外板与重要舱室复合装甲舱壁之间：对于掠海飞行型半穿甲导弹，所述点阵式防护网设置在舷侧外板与重要舱室装甲舱壁之间；对于顶攻型半穿甲导弹，所述点阵式防护网设置在上层甲板与重要舱室装甲舱壁之间。所述点阵式防护网与外板(舷侧外板或甲板)、重要舱室复合装甲舱壁等防护结构组合使用，形成一套防御超音速半穿甲导弹的防护系统，能够降低战斗部爆炸后的毁伤威力，降低防护装甲结构总重量，提高舰船的机动性能和生命力。

上述方案中，对于设置于舷侧外板与重要舱室装甲舱壁之间的点阵式防护网，其支撑框架与甲板垂直，该种支撑框架包括承重梁和支撑柱，承重梁位于上、下两端，支撑柱设置于承重梁之间。对于设置于上层甲板与重要舱室复合装甲舱壁之间的点阵式防护网，其支撑框架与甲板平行，该种支撑框架包括首尾相连的承重梁。所述承重梁采用工字梁、T形梁或箱型梁结构；所述支撑柱采用柱结构；所述承重梁和支撑柱之间以及各承重梁之间均采用焊接方式连接。所述承重梁与支撑柱的材料均采用船用钢。

上述方案中，点阵式防护网还包括限位装置，所述限位装置四个为一组固定安装于所述连接缆绳上，且位于所述撞击块与连接缆绳相交的位置，用于限定撞击块在连接缆绳上的位置，限制撞击块沿连接缆绳方向滑动。所述限位装置可选用高强螺栓、高强卡扣或高强纤维编织而成的网兜。

上述方案中，所述防护网结构沿导弹来袭方向设置单层、双层或多层。当所述支撑框架内设置单层防护网结构时，相邻撞击块中心之间的距离不大于战斗部弹体的最小尺寸，靠近所述支撑框架处的撞击块的中心与支撑框架之间的距离不大于战斗部弹体的最小尺寸的一半；当所述支撑框架内设置双层或多层(层数为n)防护网结构时，相邻两层撞击块交错布置，每层相邻撞击块中心之间的距离不大于战斗部弹体的最小尺寸的n倍，保证战斗部弹体不会直接穿过点阵式防护网。靠近支撑框架处的撞击块的中心与支撑框架之间的距离不大于战斗部弹体的一半。

上述方案中，所述撞击块的形状可以采用球体(如图1所示)、圆柱体、正方体(如图2所示)、长方体或者四面体(如图3所示)。所述撞击块的组成形式采用分瓣式或者整体式。所述撞击块的材料采用高密度、高硬度材料，如高强度装甲钢、钛合金、钨合金或者贫铀合金，典型的撞击块材料的特征参数如下表1所示：

表1

上述方案中，所述连接缆绳用于连接各个撞击块，将分离的撞击块形成呈周期性布置的非均质点阵式网状结构，并发挥如下效用：(1)承载、传递撞击块的重量，约束撞击块的防护网平面方向运动；(2)将弹体直接碰撞的撞击块的动能通过连接缆绳的牵引作用传递到邻近结构；(3)缆绳的变形、断裂和运动能在一定程度上耗散战斗部弹体动能。所述连接缆绳的材料采用钢丝绳、合成纤维绳或者合成纤维混编金属材料揽芯绳中的一种。其中，钢丝绳采用单绕绳、双绕绳或者三绕绳的形式，钢丝绳优点在于具有较高的抗拉强度、抗疲劳强度和抗冲击韧性，柔韧性能好、自重轻、能传递长距离的负载、不易骤然整根折断。合成纤维绳采用高强度聚乙烯、芳纶、锦纶、丙纶、维纶、涤纶材料单一组成或多种材料混编而成，合成纤维绳优点在于抗冲击和耐磨性能好，耐腐蚀、耐霉烂特性突出，具有轻质、高强、柔韧性好等特点。合成纤维混编金属材料揽芯绳的优点在于综合了钢丝绳和合成纤维绳的特点。

上述方案中，所述支撑框架可依托船体结构设置，也可单独设置：

(1)所述支撑框架依托船体结构设置：对于设置于舷侧外板与重要舱室装甲舱壁之间的点阵式防护网，所述承重梁为甲板纵骨结构，所述支撑柱为舱壁肋骨或舱壁强肋骨；对于设置于上层甲板与重要舱室复合装甲舱壁之间的点阵式防护网，所述承重梁为甲板纵骨结构和甲板横梁结构。

(2)所述支撑框架单独设置：对于设置于舷侧外板与重要舱室装甲舱壁之间的点阵式防护网，所述承重梁焊接于甲板上，所述支撑柱的上下两端焊接于所述承重梁上；对于设置于上层甲板与重要舱室复合装甲舱壁之间的点阵式防护网，所述承重梁焊接于甲板上。

上述方案中，所述连接缆绳与撞击块之间的连接方式采用以下三种连接方式中的一种：

(1)连接缆绳通过打孔的方式穿过撞击块；

(2)撞击块上的预定位置焊接有连接部，通过在连接部上打孔使连接缆绳穿过以与撞击块连接；

(3)采用网兜包裹的方式。

本发明还提出了一种舰用反超音速半穿甲导弹的防护系统，包括由外至内依次设置的外层防护装甲结构、点阵式防护网和内层防护装甲结构，外层防护装甲结构为舷侧外板或甲板，内层防护装甲结构为重要舱室复合装甲舱壁。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的点阵式反超音速半穿甲战斗部防护网设置在导弹来袭方向，与外板(舷侧外板或甲板)、重要舱室复合装甲舱壁等防护结构组合使用，使导弹在穿透外板时触发引信，在战斗部接触防护网之后发生：(1)战斗部壳体破损、壳体碎裂、战斗部整体严重变形等结构性破坏，使得能量集中的大质量战斗部弹体变成能量分散的中小质量弹体；(2)引信过载失效、提前殉爆等功能性破坏，使得战斗部在距目标舱室较远距离处即发生爆炸或者不再爆炸。

本发明针对超音速半穿甲反舰导弹的袭击，将传统的被动防御转变为对战斗部的主动毁伤。现有的公开研究成果表明，发生结构性破坏和/或功能性破坏的战斗部爆炸后的冲击波载荷和破片载荷较结构和功能完好的战斗部将大大减弱，从而使得战斗部爆炸后对目标舱室结构和设备的毁伤威力大大降低，实现在不降低防护系统整体防护能力的条件下，降低防护装甲结构总重量的目标。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1-3是本发明点阵式防护网的平面结构示意图，其中，图1是撞击块为圆球形的防护网，图2是撞击块为正方体形的防护网，图3是撞击块为四面体形的防护网；

图4-5是本发明点阵式防护网的剖面结构示意图，其中，图4是采用单层防护网结构的示意图，图5是采用双层防护网结构的示意图；

图6-8是战斗部弹体与撞击块、连接缆绳碰撞时的空间位置局部放大示意图，其中，图6为战斗部弹体碰撞单个撞击块情形；图7为战斗部弹体碰撞两个撞击块情形；图8为战斗部弹体碰撞四个撞击块情形。

图中：100、点阵式防护网；10、支撑框架；11、承重梁；12、支撑柱；20、防护网结构；21、撞击块；22、连接缆绳；30、限位装置；200、导弹战斗部。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例一：参见图1、图5，防御目标为掠海飞行型超音速半穿甲导弹战斗部200，形状为平头形，弹体外径为340mm。点阵式防护网100设置在重要舱室装甲舱壁外一定距离处，并设置在舷侧外板之内。支撑框架10与甲板垂直，支撑框架10由承重梁11和支撑柱12组成，承重梁11为箱型梁结构，材料选用船用钢，支撑柱12采用柱结构，材料选用船用钢，承重梁11和支撑柱12采用焊接的方式连接。支撑框架10内设有双层防护网结构20。防护网结构20包括撞击块21和连接缆绳22，撞击块21以点阵的方式排列于支撑框架10内并通过连接缆绳22依次连接形成一整块防护网结构20，连接缆绳22的端部均与支撑框架10固定连接。撞击块21的形状采用球体，材料选用钨合金，撞击块21直径为100mm，相邻撞击块21中心之间的距离为340mm，两层撞击块21交错布置。连接缆绳22采用高强聚乙烯纤维缆绳。连接缆绳22直接与支撑框架10固定连接。限位装置30采用高强卡扣。连接缆绳22通过穿孔方式与撞击块21连接，并通过高强卡扣进行限位。

实施例二：参见图2、图4，防御目标为顶攻型超音速半穿甲导弹战斗部200，形状为平头形，弹体外径为340mm。点阵式防护网100设置在重要舱壁外一定距离处，并设置在甲板之内。支撑框架10与甲板平行，支撑框架10由四个首尾相连的承重梁11组成，承重梁11为箱型梁结构，材料选用船用钢，四个承重梁11之间采用焊接的方式连接。支撑框架10内有单层防护网结构20，防护网结构20包括撞击块21和连接缆绳22，撞击块21以点阵的方式排列于支撑框架10内并通过连接缆绳22依次连接形成一整块防护网结构20，连接缆绳22的端部均与支撑框架10固定连接。撞击块21的形状采用球体，材料选用高强度装甲钢，撞击块21直径为100mm，相邻撞击块21中心之间的距离为340mm。连接缆绳22采用高强聚乙烯纤维缆绳。连接缆绳22直接与支撑框架10固定连接。限位装置30采用高强卡扣。连接缆绳22通过穿孔方式与撞击块21连接，并通过高强卡扣进行限位。

参见图6-8，无论战斗部弹体以何种方式撞击防护网结构20，撞击块21都能够侵蚀、墩粗、碎裂弹体，并最终发挥以下效用：(1)弹体的壳体破损、壳体碎裂、整体严重变形等结构性破坏；(2)弹体的引信过载失效、因战斗部壳体破坏导致的装药外露引起提前殉爆等功能性破坏。在此过程中，连接缆绳22通过牵引作用传递撞击块21动能并通过自身的变形、断裂、运动方式耗散战斗部弹体动能。发生结构性破坏和/或功能性破坏的战斗部爆炸后的冲击波载荷和破片载荷较结构和功能完好的战斗部将大大减弱，从而使得战斗部爆炸后对目标舱室结构和设备的毁伤威力大大降低，实现在不降低防护系统整体防护能力的条件下，降低防护装甲结构总重量的目标。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。