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海洋装备全尺寸跌落冲击响应特性与安全性研究

王婷婷 沈永福 马军利 焦纲领 张剑 王亚伟

王婷婷, 沈永福, 马军利, 等. 海洋装备全尺寸跌落冲击响应特性与安全性研究[J]. 水下无人系统学报, 2025, 33(4): 657-663 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0002
引用本文: 王婷婷, 沈永福, 马军利, 等. 海洋装备全尺寸跌落冲击响应特性与安全性研究[J]. 水下无人系统学报, 2025, 33(4): 657-663 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0002
WANG Tingting, SHEN Yongfu, MA Junli, JIAO Gangling, ZHANG Jian, WANG Yawei. Study on Full-Size Drop Impact Response Characteristics and Safety of Marine Equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2025, 33(4): 657-663. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0002
Citation: WANG Tingting, SHEN Yongfu, MA Junli, JIAO Gangling, ZHANG Jian, WANG Yawei. Study on Full-Size Drop Impact Response Characteristics and Safety of Marine Equipment[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2025, 33(4): 657-663. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0002

海洋装备全尺寸跌落冲击响应特性与安全性研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0002
详细信息
    作者简介:

    王婷婷(1992-), 女, 硕士, 助理工程师, 主要研究方向为弹药安全评估

  • 中图分类号: TJ630, U615.6

Study on Full-Size Drop Impact Response Characteristics and Safety of Marine Equipment

  • 摘要: 海洋装备的跌落安全在日常勤务操作中至关重要。针对某装备全尺寸跌落的安全性, 采用LS-DYNA软件, 建立了整体结构的有限元仿真计算模型, 对整体结构从5 m高度水平跌落过程进行数值仿真分析, 获取含能材料和各舱段的冲击响应规律。结果表明, 整体结构在5 m水平跌落条件下, 经多次反弹后各舱段材料内部产生塑性变形; 含能材料在整体结构和地面碰撞点内腔对应位置处应力最大, 含能材料内局部压力超过屈服强度产生变形, 在整个碰撞过程中虽没有发生点火反应, 但含能材料内部应力、温度和反应度数值有低幅变化, 局部发生轻微化学反应。结合整体结构5 m水平跌落试验进行验证, 试验结果与仿真结果趋于一致, 不燃不爆。文中研究可有效指导海洋装备的安全性设计和工程研制。

     

  • 图  1  战斗部模型

    Figure  1.  Model of the warhead

    图  2  含能材料模型

    Figure  2.  Model of energetic material

    图  3  含能材料跌落工况下各时刻压力云图

    Figure  3.  Pressure contours of energetic materials under drop conditions at various times

    图  4  含能材料内部测点等效应力时程曲线

    Figure  4.  Equivalent stress-time curve of internal measuring points inside energetic materials

    图  5  含能材料内部测点压力时程曲线

    Figure  5.  Pressure-time curve of internal measuring points inside energetic materials

    图  6  含能材料内部测点温度、反应度时程曲线

    Figure  6.  Temperature, reaction-time curves of measuring points inside energetic materials

    图  7  海洋装备主要舱段加速度、压力和等效应力时程曲线

    Figure  7.  Acceleration, pressure and equivalent stress-time history curves of the main compartment of the marine equipment

    图  8  海洋装备主要舱段变形时程曲线

    Figure  8.  Deformation-time history curves of the main compartment of the marine equipment

    图  9  跌落试验冲击波测试及高速摄影布局示意图

    Figure  9.  Diagram of drop test shock wave test and high-speed photography layout

    表  1  含能材料点火增长模型参数

    Table  1.   Parameters of ignition growth model for energetic materials

    参数 符号 数值
    初始反应速率系数/μs−1 7.43×104
    压力指数 b 0.667
    压缩度指数 a 0
    压缩度指数修正项 x 20
    低压阶段反应增长因子/(GPa−2·μs−1) G1 3.1
    高压指数 c 0.667
    高压阶段压缩度指数 d 0.111
    高压阶段压缩度修正项 y 1
    高压阶段反应增长因子/( GPa−2·μs−1) G2 400
    反应完成度指数 e 0.333
    反应完成度修正系数 g 1
    反应完成度指数修正项 z 2
    下载: 导出CSV

    表  2  相关材料参数

    Table  2.   Related material parameters

    材料 弹性模量
    /MPa
    泊松比 密度
    /(t·mm−3)
    屈服强度
    /MPa
    头部PU橡胶0.4911.05×10−9
    壳体铝合
    金材料
    72 0000.3002.7×10−9340
    炸药8 2300.3001.8×10−931
    210 0000.3007.9×10−9235
    混凝土40 0000.3002.65×10−9100
    下载: 导出CSV
  • [1] 范士锋, 董平, 李鑫, 等. 国外海军弹药安全性研究进展[J]. 火炸药学报, 2017, 40(2): 101-104.

    FAN S F, DONG P, LI X, et al. Research progress in the safety of foreign naval ammunition[J]. Chinese Journal of Explosives & Propellants, 2017, 40(2): 101-104.
    [2] Department of Defense. Hazard assessment tests for non-unclear munitions: DOD-STD-2105[S]. Washington, DC, USA: DOD, 1982.
    [3] Department of Defense. Hazard assessment tests for non-unclear munitions: MIL-STD-2105A[S]. Washington, DC, USA: DOD, 1991.
    [4] Department of Defense. Hazard assessment tests for non-unclear munitions: DOD-STD-2105B[S]. Washington, DC, USA: DOD, 1994.
    [5] Department of Defense. Hazard assessment tests for non-unclear munitions: DOD-STD-2105C[S]. Washington, DC, USA: DOD, 2003.
    [6] Department of Defense. Hazard assessment tests for non-unclear munitions: DOD-STD-2105D[S]. Washington, DC, USA: DOD, 2011.
    [7] 航空工业部零一四中心. 空-空导弹最低安全要求: GJB 357-1987[S]. 北京: 国防科学技术工业委员会, 1987.
    [8] 黄凤军, 苏晓璐. 关于水中兵器全雷跌落试验的讨论[J]. 水下无人系统学报, 2017, 25(3): 282-287. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.012

    HUANG F J, SU X L. Discussion on drop test of undersea weapons[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2017, 25(3): 282-287. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2017.03.012
    [9] 卢熹, 康松逸, 贾曦雨, 等. 战斗部跌落安全性研究及对水雷战斗部的启示[J]. 水下无人系统学报, 2024, 32(5): 948-961.

    LU X, KANG S Y, JIA X Y, et al. Research on warhead drop safety and its implications for mine warheads[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2024, 32(5): 948-961.
    [10] 张迪, 闫锐兵, 贾宏春. 水中兵器跌落安全性试验研究现状分析[J]. 舰船电子工程, 2023, 43(1): 23-27. doi: 10.3969/j.issn.1672-9730.2023.01.006
    [11] 代晓淦, 申春迎, 文玉史. 模拟跌落撞击下PBX-2炸药的响应[J]. 含能材料, 2011, 19(2): 209-212.

    DAI X G, SHEN C Y, WEN Y S. Reaction of PBX-2 explosive under simulated drop impact[J]. Chinese Journal of Energetic Materials, 2011, 19(2): 209-212.
    [12] 王晨, 陈朗, 鲁峰, 等. 炸药跌落响应数值模拟分析[J]. 含能材料, 2012, 20(6): 748-753. doi: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.06.019

    WANG C, CHEN L, LU F, et al. Numerical Simulation for Spigot Tests[J]. Chinese Journal of energetic materials, 2012, 20(6): 748-753. doi: 10.3969/j.issn.1006-9941.2012.06.019
    [13] 王新颖, 王树山, 王绍慧, 等. 典型水中战斗部炸药装药跌落撞击响应特性[J]. 兵工学报, 2021, 41(增刊1): 33-39. doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2021.S1.004
    [14] 周金波, 赖建云, 叶枫桦. 战斗部跌落响应数值分析[J]. 数字海洋与水下攻防, 2022, 5(1): 44-49.
    [15] 李广嘉, 周涛, 曹玉武, 等. 带舱大型战斗部跌落响应数值分析[J]. 高压物理学报, 2018, 32(4): 045106-1-045106-5. doi: 10.11858/gywlxb.20170584
    [16] 倪庆乐, 王雨时, 闻泉, 等. 基于有限元的裸态弹丸底向下跌落冲击特性[J]. 探测与控制学报, 2016, 38(6): 51-56.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-01-03
  • 修回日期:  2025-03-10
  • 录用日期:  2025-03-25
  • 网络出版日期:  2025-07-29

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