略談登陸艇水下爆炸防護探析

摘 要:在渡海登陸戰役中，登陸艇承擔著輸送人員、搶灘登陸等一些危險任務，易受到水中武器如魚雷、水雷等的攻擊。為了提高登陸艇的作戰能力，必須提高登陸艇水下爆炸防護能力，氣泡帷幕技術是最快捷簡單、經濟有效的一種防護手段，在未來需要不斷推廣和應用。

關鍵詞:水下爆炸登陸艇氣泡帷幕

中圖分類號:T7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(c)-0017-01

在渡海登陸戰役中，登陸艇承擔著輸送人員、搶灘登陸等一些危險任務，很容易遭到敵人水中武器如魚雷、水雷等的進攻。由水中武器造成的登陸艇損傷主要依據的原理是彈體爆炸引起碎片沖擊波場，在此基礎上依靠沖擊波和碎片對艇體構造造成的較大變形或嚴重破損，使艇內電子儀器和機械設備等喪失本身的功能。因此，為了能為現代戰役服務，順利進行渡海登陸，登陸艇必須提高自身水下抵抗爆炸的能力，尤其是對小型登陸艇的研究。

1 水下爆炸破壞機制理論以及危害

所謂水下爆炸指在極其短暫的時間水下存在的極小面積上或體積內卻發生了極大的能量轉換過程，主要的方式有兩種:接觸和非接觸爆炸。接觸爆炸是指爆炸產生物直接對艇體產生作用，使其變形或破裂。非接觸爆炸指由于沖擊波、爆炸產物等形成的氣泡脈動或氣泡造成壓力波及其他的一些力量作物的結果。水下武器爆炸時，短期產生的高壓高溫氣體產物，由于海水極小的壓縮性，因此一旦產生炸藥爆炸，海水便會成為壓力波良好的傳導體，同時形成水體沖擊波的壓力具有作用時間短數十到數百毫秒、峰值大10GPa或以上的特點。水中沖擊波形成以前，波速以聲速的倍數沿徑傳播，并會按照一定規律下降。同時，水下爆炸形成的氣體壓力會使周圍的水質點形成滯后流與氣泡。如果爆炸物膨脹的壓力與靜水壓等值后，爆炸物會因為慣性繼續膨脹到最大體積，而后又會因為壓力造成收縮，在慣性作用下繼續收縮到最小，這個過程不斷反復，最終形成脈動過程，直至產物脫離水面。盡管氣泡脈動頻率比較低，但是沖擊波在大的頻率下具有極大能量，因而能激發出設備及船體所有的模態，如果脈動頻率與船體設備頻率達到固有一致水平，將會是機電設備的功能處于失效狀態，更嚴重的是可能會導致船體斷裂或沉沒。

2 防護登陸艇水下爆炸的主要手段

以往對登陸艇水下防爆設計主要集中在改造船體結構和材料上。如用試驗等探索新的船體結構，優化船體結構設計，研制新型復合才老，改善材料韌性指標等。目前研究熱點是運用氣泡帷幕減少水下爆炸引起的沖擊波，達到防爆的目的。

2.1 船體外殼安裝防彈裝甲

水下暴躁損毀船體通過兩種方式:一種是直接對船體結構沖擊，使其破口;另一種是水下的聚能裝藥切割或穿甲船體結構，使其破口，喪失登陸艇不可沉沒性。由于船體噸位的限制，根本無法防御這種破壞。因此說裝甲防護是非常有必要的。但是由于空間和排水量對防護結構的限制，必須綜合考慮艇內各部位各艙室對作戰影響等級以及它們本身的生存性來確定安裝何種等級防護。如駕駛室和彈藥庫可以采用鋼板復合陶瓷防彈板的最高防護，登陸兵倉就可以采用鋼板復合防彈板進行次級防護。

2.2 對重點倉實行抗爆防護

船體抗爆結構指結構在水下爆炸作用下，通過某些塑性變化來吸取爆炸沖擊波產生的能量，以此保護船體重要設備和內部結構不受損害。如江蘇科技大學的學者尹群認為在常規的非接觸型水下爆炸情況下，船底發生結構變形幾率較小，主要變形會發生在舷側，如橫向骨架、艙壁，船體外板等船體結構主要的吸收構件。該大學另一位研究者張建運用薄壁管吸能特性設計出緊密型和離散型的圓管夾心板。此圓管具有質量輕、成本低、工藝簡單的特點，不僅能提高艇體的抗沖擊性，還能降低船體重量，提高了登陸艇的經濟性和裝載能力。

2.3 運用氣泡帷幕降低沖擊波能

氣泡帷幕最早由加拿大Apolph提出并在ortario水電站得到有效應用。通過運用實踐發現在水下爆破工程中氣泡帷幕對衰減地震效應和水中沖擊波方面有顯著效果。樊自認為:在同一折合距離，沖擊波在空氣中衰減速度明顯快于水體狀態。周睿利用水箱實驗得出實際工程計算表達式，并將氣泡帷幕削波系數引入算式。因氣泡帷幕易受水體速度或其他因素影響，為了保證氣泡帷幕對沖擊波的衰減效果，需要進行能耗大、功率大的空壓機作業，這無益于氣泡帷幕的衰減技術應用。對此可以通過柔體裝的空氣隔層來阻隔水中沖擊波的影響，相關研究通過實驗和原理驗證空氣隔層不僅可以衰減水中沖擊波的峰值壓力，而且還能有效降低沖擊波的總能量和沖量，這樣就能有效防護敵方目標物的破壞，提高登陸艇生存能力。

3 結語

本文從接觸和非接觸兩種保障類型分析了水下爆炸作用的原理。登陸艇水下防爆對小型登陸艇來說最具應用前景技術是氣泡帷幕衰減技術。因為此類艇體體積、航速和裝載能力都比較小，通過在艇體加裝氣泡帷幕形成空氣阻隔，利用氣泡帷幕衰減水的沖擊波能，優化船體布置，從而能有效提高船體作戰能力。

參考文獻

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