非接觸爆炸衝擊環境下艦艇人員衝擊回響特性研究

《非接觸爆炸衝擊環境下艦艇人員衝擊回響特性研究》是依託清華大學，由許述財擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非接觸爆炸衝擊環境下艦艇人員衝擊回響特性研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：許述財
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

水下非接觸爆炸衝擊對艦船造成強烈紙戀章格衝擊，不僅可以引起船體、設備的損壞，更會對艦艇人員的生命安全造成威脅，開展非接觸爆炸衝擊環境下艦艇人員的衝擊回響特性和抗衝擊防護研究是關係到艦員生存和提高戰鬥能力的重要課題。本項目擬採用實驗室模擬衝擊試驗、計算機模擬仿真分析和實船爆炸試驗為研究方法，對坐姿、立姿和臥姿艦艇人員在非接觸爆炸衝擊環境下的衝擊回響特點和損傷機理進行分析，最佳化和完善艦艇人員抗衝擊損傷的安全限值，進而制定艦員抗衝擊防護策略。該項目主要研究內容包括：非接觸爆炸衝擊環境下艦員的仿真模型創建與分析、艦員衝擊回響特性分析與損傷評價、艦員損傷安全限值最佳化和抗衝擊防護策略建立等。本項目建立的非接觸爆炸衝擊環境下艦艇人員衝擊回響特性仿真分析平台、艦艇人員抗衝擊損傷安嬸放遙全限值評價和抗衝擊防護策略對艦艇人員抗衝擊防護和提高艦艇人員的戰鬥力均具有重要意義。

結題摘要

艦船抗衝擊研究是海軍現代化建設的一個重要課題。艦船所受衝擊環境主要有三種：一種是接觸爆炸，比如遭受飛彈、雷射炸彈等直接攻擊；二是水中非接觸爆炸，如遭受水雷、深水炸彈的間接攻擊；三是自身武器發射時反衝力引發的衝擊。水中非接觸爆炸衝擊對艦船造成強烈衝擊，不僅可以引起船體、設備的損壞，更會對艦艇人員的生命安全造成威脅。項目主要針對非接觸爆炸衝擊環境下艦艇人員的衝擊回響特性展開研究。首先，建立了坐姿、立姿和臥姿三種狀態下的假人有限元分析模型，並通過與跌落試驗結果對比驗證了模型的有效性；其次，結合試驗台模擬衝擊和艦船海上實船爆炸試驗結果，分析了三種姿態艦艇人員各關鍵部位在非接觸爆炸衝擊環境下的主要損傷部位和初步指標（立姿腿部傷害指標：小腿壓縮力TCFC<8kN；坐姿胸部和頸部傷害指標分別為：胸部合成加速度<60g和頸部NTE <1；以及臥姿胸部和頸部傷害指標分別為：胸部合成加速度<60g和頸部NTE <1）；再次，採用逐段逼近的尋點計算方法探索三種姿態艦艇人員關鍵部位在非接觸爆炸衝擊環境下的衝擊損傷安全限值，並繪製了安全限值曲線；最後，依據試驗和仿真分析結果獲得，在X噸TNT炸藥當量下：爆距≤60米衝擊下，臥姿假人易與床鋪發生多次撞擊，可採用抗衝擊的床墊和頭枕進屑員達項行防護；爆距≤40米衝擊下，坐姿狀態假人會出現人員離位，並與前端儀表發生嚴重碰撞，使得頸部接近損傷限值，需採用抗衝擊料宙慨座椅；爆距≤60米衝擊下，立姿狀態艱艱擔假人會飛離甲板，且腳踝處力矩較大，易產生損傷，可穿緩衝鞋防止受傷發生。綜上，本項目建立的非接觸爆炸衝擊拳洪環境下驗備檔艦艇人員衝擊回響特性仿真分析平台、艦艇人員抗衝擊損傷安全限值評價和抗衝擊防護策略對艦艇人員抗衝擊防護和提高艦艇人員的戰鬥力不僅具有實際意義，同時研究成果還被擴展套用到了裝甲車乘員防雷抗衝擊防護研究。項目研究成果不僅為艦船人員抗衝擊防護提供理論依據，同時對爆炸衝擊環境下人體損傷生物力學的深入研究也具有重要的科學意義。