偏转偏航式抗弹防护液舱结构

1.本发明属于舰船舷侧液舱技术领域，具体涉及一种偏转偏航式抗弹防护液舱结构。


背景技术：

2.弹体的侵彻是反舰武器攻击下舰船遭受的最典型、最危险的毁伤载荷之一，设置抗侵彻防护结构是提高舰船战时生存能力的重要措施。为抵御鱼、水雷的接触爆炸破坏，大型舰船水下舷侧通常设置由一系列空舱和液舱组成的多舱防护结构，其中吸收液舱主要用于衰减战斗部壳体和船体外板破碎形成的高速破片的速度，并吸收其冲击动能，防止其对内侧防御纵壁及重要舱室产生侵彻或穿甲破坏。
3.但是为提高弹体的侵彻破坏能力，各种反装甲兵器广泛采用具有长径比大、抗干扰能力强、飞行稳定性好、能量密集度高、穿甲能力强的杆式弹体，如反坦克杆式穿甲弹、攻击地下工事的钻地弹、拦截来袭厚壁战斗部的新型反导动能弹以及各种聚能射弹(射流)。其中，现代水中兵器采用的新型定向聚能战斗部形成的爆炸成型弹(efp)，相当于将大量自然破片集中组合成一个高速杆状弹体，其能量密集程度和侵彻能力均大大增加。模型实验和数值模拟均表明，普通水下舷侧多舱防护结构是不能抵御新型定向聚能战斗部的破坏作用，尤其是efp的侵彻作用。因此，新型定向聚能efp战斗部在水中兵器上的应用对舰艇水下防护结构和舰艇生命力构成了严重威胁。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于针对水下攻击舰船舷侧的爆炸成型弹丸，提供一种偏转偏航式抗弹防护液舱结构，能够在减轻防护结构重量的基础上，使舰船的舷侧液舱结构发挥更好的防护效能。
5.本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
6.一种偏转偏航式抗弹防护液舱结构，包括侵蚀舱壁、防御纵壁和偏转液舱，所述侵蚀舱壁靠近舷侧，所述防御纵壁靠近船中，侵蚀舱壁与防御纵壁之间形成所述偏转液舱，偏转液舱内填充有偏转液体；所述侵蚀舱壁外侧安装有异形陶瓷体，所述异形陶瓷体包括若干个阵列排布的抗弹陶瓷单元，所述抗弹陶瓷单元的迎弹面为包括曲面、斜面在内的非规则表面。
7.上述方案中，所述抗弹陶瓷单元为半球体或椎体，所述椎体为圆锥或棱锥。
8.上述方案中，若干个抗弹陶瓷单元独立成型，与所述侵蚀舱壁外侧粘接，拼接形成所述异形陶瓷体。
9.上述方案中，所述抗弹陶瓷单元包括异形头部和柱体底部，所述异形头部为半球体或椎体，所述椎体为圆锥或棱锥；所述柱体底部的形状与异形头部的底面适配。
10.上述方案中，若干个抗弹陶瓷单元通过模具一体成型形成所述异形陶瓷体。
11.上述方案中，所述异形陶瓷体通过粘接的方式安装于所述侵蚀舱壁外侧。
12.上述方案中，所述异形陶瓷体四周安装金属框架，异形陶瓷体卡置于所述金属框架内，所述金属框架通过焊接或螺栓连接的方式安装于所述侵蚀舱壁外侧。
13.上述方案中，所述异形陶瓷体与侵蚀舱壁粘接。
14.上述方案中，所述抗弹陶瓷单元的特征尺寸要大于弹体直径。
15.上述方案中，所述侵蚀舱壁、防御纵壁采用船用钢或合金材料。
16.本发明的有益效果在于：
17.本发明以现有舰船舷侧液舱结构为基础，在侵蚀舱壁上设置异形陶瓷体降低弹体侵彻能力并使弹体姿态偏转、侵彻轨迹偏航，并利用液舱放大这种弹体的偏转与偏航，减小弹体对重要舱室的威胁。
18.当efp侵彻舷侧液舱时，会先接触位于侵蚀舱壁的异形陶瓷体，由于异形陶瓷的不规则表明及其高硬度的特性，efp侵彻异形陶瓷体会发生非对称的侵蚀及墩粗变形，且会大量侵蚀弹体质量，降低弹体侵彻能力。由于异形陶瓷体的不规则表面，弹体侵彻陶瓷产生的陶瓷锥也是不对称的，所以弹体在侵彻过程中始终受到陶瓷体给予的非对称力作用，其受力的复杂性导致合力方向不可能与质心重合，因此弹体受到一个偏转力矩的作用。受到偏转力矩作用的弹体在入水时会产生一定的攻角及角速度，而弹体的几何形状及攻角均会使弹体在水中的弹道偏移。如若穿透异形陶瓷体后面无液舱，弹体仅受重力与空气阻力作用，弹体仍会沿着原先的弹道前进，弹道轨迹改变很小。当后面是偏转液舱时，在弹体前进过程中，水介质始终给与带攻角的非对称弹体一个不均匀力，弹体的偏移距离会逐渐增大，而不均匀的力也会使弹体产生偏转现象，一方面增大了弹体的触水面积，一方面增长了弹体在水中的运动距离，所以水介质可以吸收更多的弹体能量，起到增强防护的作用。当异形陶瓷对弹体的非对称侵蚀较大时，弹体还会产生明显的跳飞现象，弹体完全脱离原先预定轨道，向侧方运动，这样会使重要舱室避免受到弹体的攻击。
附图说明
19.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
20.图1是本发明偏转偏航式抗弹防护液舱结构在多舱防护结构中的位置示意图；
21.图2是本发明第一实施例中异形陶瓷体的的立体结构示意图；
22.图3是图2的剖视图；
23.图4是本发明第一实施例偏转偏航式抗弹防护液舱结构的防护原理示意图；
24.图5是本发明第二实施例中异形陶瓷体的立体结构示意图；
25.图6是图5的剖视图。
26.图中：10、异形陶瓷体；11、抗弹陶瓷单元；111、异形头部；112、柱体底部；20、偏转液舱；30、侵蚀舱壁；40、偏转液体；50、防御纵壁；
27.200、efp战斗部；201、药型罩；202、efp弹体；203、非对称侵蚀、墩粗的efp弹体。
具体实施方式
28.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。
29.第一实施例：
30.如图1-4所示，为本发明第一实施例提供的一种偏转偏航式抗弹防护液舱结构，包括异形陶瓷体10、偏转液舱20、侵蚀舱壁30、防御纵壁50和偏转液体40。侵蚀舱壁30靠近舷侧，防御纵壁50靠近船中，偏转液体40填充于侵蚀舱壁30与防御纵壁50之间的偏转液舱20内，异形陶瓷体10安装于侵蚀舱壁30的外侧。
31.efp弹体202不同于一般的反舰武器，其由efp战斗部200接触舷侧后，由药型罩201生成，在舷侧的膨胀空舱内完成efp弹体202的形成，之后侵彻偏转偏航式抗弹防护液舱结构。异形陶瓷体10包括若干个阵列排布的抗弹陶瓷单元11，抗弹陶瓷单元11的迎弹面为非规则表面，如曲面、斜面等，用于在抗弹过程中侵蚀、墩粗弹体，并生成破碎的陶瓷锥来吸收弹体的冲击动能、分散冲击载荷，并给予弹体不均匀的受力，使弹体发生非对称变形和侵蚀，成为非对称侵蚀、墩粗的efp弹体203，并初步产生弹体姿态的偏转和侵彻轨迹的偏航。侵蚀舱壁30作为异形陶瓷体10的背板，给予异形陶瓷体10支撑，增强异形陶瓷体10的抗弹性能，同时利用金属的塑性变形吸收弹体的冲击动能。偏转液体40为舰船舷侧偏转液舱20储存的水或其他液体，通过水锤效应将弹丸动能转化为压力波和液体流，将局部集中冲击载荷耗散为分布式压力载荷和空化挤压载荷，从而分散冲击能量的时空分布密集度，且非对称侵蚀、墩粗的efp弹体203在侵彻液体时姿态会进一步偏转，产生攻角β，侵彻轨迹发生进一步偏航，产生偏转角α，从而减小其在初始飞行方向上的侵彻能力。防御纵壁50作为最后一道防护结构，阻拦被水介质降速后的弹体，并为液体水锤效应提供一定变形空间，起到保护液舱后重要舱室的效果。
32.本发明以现有舰船舷侧液舱结构为基础，在侵蚀舱壁30上设置异形陶瓷体10降低弹体侵彻能力并使弹体姿态偏转、侵彻轨迹偏航，并利用液舱放大这种弹体的偏转与偏航，减小弹体对重要舱室的威胁。因此，本发明能够在减轻防护结构重量的基础上，使舰船的舷侧液舱结构发挥更好的防护效能。
33.进一步优化，抗弹陶瓷单元11为半球体或椎体，椎体可以是圆锥或棱锥。本实施例中，抗弹陶瓷单元11具体采用四棱锥结构，参见图2-3。
34.进一步优化，若干个抗弹陶瓷单元11独立成型，与侵蚀舱壁30外侧粘接，拼接形成所述异形陶瓷体10。
35.进一步优化，抗弹陶瓷单元11的尺寸应大于弹体直径。若陶瓷尺寸小于弹体直径，陶瓷块分布较密，弹体侵彻时同时侵彻多个陶瓷块，其偏转及非对称侵蚀效果较差。
36.进一步优化，异形陶瓷体10采用抗弹陶瓷材料。
37.进一步优化，侵蚀舱壁30、防御纵壁50采用船用钢或合金材料。
38.第二实施例：
39.本实施例与第一实施例的结构基本相同，不同之处在于：抗弹陶瓷单元11包括异形头部111和柱体底部112，异形头部111为半球体或椎体，其中，椎体可以是圆锥或棱锥；柱体底部112的形状与异形头部111的底面适配。本实施例中，异形头部111采用半球体，柱体底部112采用尺寸适配的圆柱，参见图5-6。
40.若干个抗弹陶瓷单元11通过模具一体成型形成异形陶瓷体10。异形陶瓷体10通过粘接的方式安装于侵蚀舱壁30外侧；或者先在异形陶瓷体10四周安装金属框架，将异形陶瓷体10卡置于金属框架内，再将金属框架通过焊接或螺栓连接的方式安装于侵蚀舱壁30外侧，异形陶瓷体10也可同时与侵蚀舱壁30粘接。
41.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。