[发明专利]一种用于船体甲板及舷侧开口结构的轴向冲击试验装置

说明书

本发明涉及船舶与海洋工程专业船模试验技术领域，特指一种用于船体甲板及舷侧开口结构的轴向冲击试验装置，包括地基基础，地基基础上固定有待受轴向冲击的船体甲板及舷侧开口结构，船体甲板及舷侧开口结构的外侧设有支撑装置一，支撑装置一的外侧设有支撑装置二，船体甲板及舷侧开口结构顶部设有过渡梁，过渡梁与支撑装置一对应设置，支撑装置二上设有冲击组件，冲击组件与过渡梁对应设置，船体甲板及舷侧开口结构的前方设有用于观察试验过程中船体甲板及舷侧开口结构变形的DIC设备。通过对船体及舷侧开口结构施加冲击载荷来实现模拟舰船受到水下爆炸瞬时大量级的冲击载荷的影响，对研究舰船的抗毁伤能力和毁伤效能分析具有巨大的指导性意义。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程专业船模试验技术领域，特指一种用于船体甲板及舷侧开口结构的轴向冲击试验装置。

背景技术

由于各国针对全球范围内海洋资源的争夺变得日益白热化，因此局部区域随时都可能会爆发海战。水面舰艇作为海战的主战力量,其抵抗近距离的水下炸弹、鱼雷等水中兵器爆炸冲击的能力则显得尤为重要，此外水下潜艇、登陆舰艇和扫雷舰艇等军事作业平台，在执行任务时亦容易遭受破坏性武器的袭击。以往诸多的海战显示,大型水面舰艇在受到单枚重型鱼雷的攻击就会因完全丧失总纵强度而沉没,因此世界各海军强国都十分关注舰艇结构的抗爆抗冲击研究，避免舰船结构在水下爆炸作用下产生严重破坏。

水中兵器在水中爆炸瞬间会产生强冲击波，接着爆炸产物继续膨胀形成气泡。因此水下爆炸载荷作用下舰船结构的抗冲击性能、船体结构的塑性变形以及气泡脉动载荷造成舰船的鞭状运动等物理现象是舰船生命力研究的主要内容。当海军战斗舰艇遭受到水下爆炸形成的冲击波后，最突出关注的薄弱环节应是舰艇船体结构和艇上许多重要设备及装置的抗冲击性能，因此讨论舰船设备的抗冲击性能成为研究舰船抗爆性能的一个重要方面。

只有获得舰船受到水下爆炸载荷前后的结构响应特征和规律后，在水下爆炸作用下舰船结构才会降低产生严重的破坏概率，增强设备的抗冲击能力，提高舰船生命力，按时完成指定任务。总的来说，对水面舰船受到水下爆炸载荷作用的过程和机理以及对舰船结构的损伤过程和机理研究，无疑是提高舰船生命力的重要途径，研究舰船的抗毁伤能力对武器系统设计、毁伤效能分析等也具有巨大的指导性意义。

发展至今有关于如何准确模拟水下爆炸载荷来预报舰船结构的损伤过程已经取得了长足的进步，形成了几大系统的研究方法。模型试验的研究方法作为其中重要的成员在水下爆炸研究领域发挥着重要的作用，从试验结果中能直观地了解到舰船在遭受水下爆炸载荷后的变形和损伤程度，并在此基础之上通过与非线性有限元的计算结果的对比，互补性地总结分析得到能够对两者的结果都有提高的有效措施。另一方面模型试验的结果对于数值分析的方法和手段提供了一个真实、可靠的验证途径，从而对于提高数值分析结果的准确性与可靠性具有现实的意义。

然而，采用传统的试验方法对模拟舰船受到水下爆炸瞬时大量级的冲击载荷时难度很大。主要体现在实际舰船尺寸以及试验成本较大不适宜开展试验，既使利用退役舰船做实船试验其结果也不可控，对新型舰艇的防爆抗冲击性能指导意义不是很大；当把实船缩尺到一定尺寸的模型时，如何模拟与模型相对应的冲击载荷难度也不小，无法同时兼顾冲击载荷的瞬时性和大量级。