艦載設備的抗沖擊試驗技術

王明貴 周學濱 賈志飛

1.海軍91439部隊，遼寧大連 116041; 2.海軍91913部隊，遼寧大連 116041

艦載設備的抗沖擊試驗技術

王明貴1周學濱1賈志飛2

1.海軍91439部隊，遼寧大連 116041; 2.海軍91913部隊，遼寧大連 116041

論述了艦載設備抗沖擊試驗技術的特點、國內外進展及我國在這方面存在的差距。艦載設備的抗沖擊性能試驗完全可通過沖擊機及浮動平臺實現。我國開展艦載設備沖擊試驗將有利于艦載設備抗沖擊性能的提高。

艦載設備；抗沖擊；試驗技術

Equipment of Naval Ships; Shock-resistance; Test Technology

前言

艦船在作戰過程中，不可避免遭受炸彈、導彈、魚雷、水雷等武器的攻擊。這些武器對艦船的攻擊形式分為接觸爆炸和非接觸爆炸兩種。接觸爆炸會造成艦船結構的破損并殃及設備；而非接觸水下爆炸一般并不擊穿艇體結構，但此種爆炸會引起設備所承受的沖擊力（速度、加速度）過大導致艦船上各類重要設備嚴重及大范圍的破壞，是目前艦船作戰中失效的一種重要模式，使艦艇在不喪失不沉性的情況下失去生命力，成為各國海軍關注的重點。因此，開展艦船結構及設備在非接觸水下爆炸作用下的抗沖擊性能試驗鑒定，是提高艦船的生命力和戰斗力的有效途徑。本文針對艦載設備抗沖擊試驗，論述了沖擊對艦載設備性能的影響，綜述了國內外沖擊試驗發展情況，提出了我國艦船沖擊試驗存在的差距及未來發展前景。

1 艦載設備抗沖擊試驗技術組成與技術特點

1.1 沖擊對艦載設備性能的影響

水面艦船及設備沖擊破壞方式主要體現在三個方面：（1）沖擊力（速度、加速度）過大，使設備遭到破壞；（2）沖擊所引起的設備位移過大，使設備與外界相連的部分如管系、電纜、傳動軸等遭到破壞，或使設備與周圍環境發生干涉，使設備無法正常工作；（3）爆炸強度過大或爆距過近，導致艦船結構損壞，艦船喪失戰斗力。由于非接觸爆炸引起的對艦載設備的沖擊破壞是影響艦船生命力和戰斗力的關鍵所在，因此，“艦載設備抗沖擊技術”主要是指艦載設備抗擊各種兵器的水下非接觸爆炸沖擊的防護技術。它包括沖擊環境、結構和設備沖擊動態響應、沖擊防護設計、抗沖擊能力校核、抗沖擊性能評估、抗沖擊試驗技術及手段、沖擊隔離技術和手段、沖擊標準規范等。其中，抗沖擊試驗技術及手段則是“艦載設備抗沖擊技術”的最關鍵部分，所有的抗沖擊設計都要通過試驗來檢驗并改進，所有的抗沖擊標準、規范都要通過試驗來驗證。艦載設備抗沖擊鑒定試驗系統由輕量級沖擊機、中量級沖擊機、標準浮動平臺、大型浮動平臺及相關輔助設施組成。

1.2 艦載設備沖擊機試驗[1]

由于使用炸藥進行艦船水下爆炸試驗費用高，安全性很難控制，加之環境保護又使公開的爆炸沖擊試驗面臨更多問題。現在各國海軍普遍采用沖擊試驗機來模擬水下爆炸給艦船機電設備造成的沖擊環境。其優點有：沖擊試驗機產生沖擊載荷特性容易控制，并有精確的可重復性，可以對被試設備進行評估，對設備性能進行準確記錄；可以模擬設備實際沖擊環境的平均效應，采用沖擊載荷的平均效應作為設備抗沖擊設計載荷行之有效；沖擊試驗機安裝地點靈活，可以配備各種測試監測設備，數據采集和處理方便；沖擊試驗成本低，對設計開發中的大量設備和零部件進行沖擊試驗經濟可行。沖擊機主要有兩種[2]。第一種是輕量級擊機(LWSM）。LWSM引發了抗沖設備在重量范圍內迅速和本質上的改革。第二種是中量級沖擊試驗機(MWSM）。整臺沖擊機安裝在用彈簧與地基相連鋼筋混凝土質量塊上，以免由于沖擊試驗給周邊環境帶來影響。

1.3 艦載設備浮動平臺試驗

浮動沖擊平臺(FSP）和大型浮動沖擊平臺(LFSP）是沖擊試驗中大載荷沖擊試驗設備。設備按其在艦船上的安裝形式安裝在浮動沖擊平臺上，通過在水底不同深度的爆炸產生沖擊波作用在平臺上，實現對設備的抗沖擊能力的考核。美國海軍研究所在1959年設計和建造了浮動沖擊平臺可以測試27240kg的設備，在1963年和1972年利用FSP 對核潛艇發電機組和LM2500燃氣輪機進行了沖擊隔離試驗，并于1973年美國又建成了當時世界上最大的浮動沖擊試驗平臺。平臺建成后在當年的幾個月里就進行了八次校驗性爆炸沖擊系列試驗。目前，比較有名的有美國阿伯丁爆炸水池，加拿大國防技術研究開發中心爆炸水池，英國的海洋技術中心浮動沖擊平臺STV01等。

2 國外沖擊試驗發展情況

國外對沖擊試驗機研究已有60多年的歷史，開發研制出多種有特色的沖擊試驗機[3]。下面對國外的傳統試驗機擊機進行簡要介紹。

第一次世界大戰期間，美國海軍就制作了沖擊試驗機，用來考核艦船機械、電器設備。1939年英國研制出第一臺沖擊試驗機，它可以模擬設備在服役期間的沖擊環境，試驗載荷只有幾百磅。1940年，美國通用電氣公司研制出改進沖擊波形的輕量級沖擊試驗機，其最大負載能力為113.5kg。在二次大戰初期，由于艦載火炮發射產生的沖擊而造成了艦載電器設備和機械設備出現故障、發生破壞。因此認識到必須增強船舶動力裝置及其他重要系統的抗沖擊能力。在船體的損傷并不嚴重的情況下，水下非接觸爆炸也會造成設備的沖擊損傷。技術人員為了解決這類沖擊損傷的問題，開始研究沖擊響應和沖擊隔離問題。二戰期間，更為猛烈的炮火和改進的武器傳輸系統，對靠近水下爆炸的戰艦造成了更加嚴重的破壞。美國在此期間共喪失了47艘主戰艦和42艘潛艇。從那時起，美國海軍意識到了要提高戰艦的生命力，不僅要改進結構的設計，而且尤其應當改進艦艇裝備和機械設備對水下沖擊所產生的嚴酷的動態效應抵抗能力。1942年威斯汀豪斯電氣公司研制出中量級沖擊機可以對包括安裝夾具總重為3359.6kg的設備進行沖擊試驗。1943年美國海軍艦船建造局組織專題研討會，研究包括戰列艦、巡洋艦、驅逐艦、潛艇和掃雷艦等在內的艦載電器設備和機械設備沖擊破壞。由此展開了大規模的艦船機械設備抗沖擊試驗研究。

3 我國沖擊試驗現狀及存在的差距

我國艦船抗沖擊研究起步較晚,大約自20世紀70年代開始對艦船進行抗沖擊研究[4]。我國海軍現役艦船和潛艇設備試驗標準主要以國外標準為基礎。國內的沖擊試驗機主要是以引進，仿制國外傳統沖擊機為主，還停留在歐洲BV043/73和美國MILS-901B標準的水平上。

(1）仿制國外的傳統沖擊試驗機。中國船舶重工集團第704研究所，上海電器科學研究所根據美國MIL-S-901B軍標制造的輕量級沖擊機，試驗設備最大質量200kg。上海電器科學研究所研制的C-2700中量級沖擊試驗機，符合國軍標GJB150.18-86《軍用設備環境試驗方法－沖擊試驗》和《中型沖擊機設計技術條件》，可以對艦用設備進行沖擊試驗。該沖擊試驗機是海軍裝備研究院規范所和上海電器科學研究所共同合作，按美國MTS的同類產品的圖紙仿制。中船重工第702研究所于1990年研制的中量級沖擊機是繼海軍裝備研究院規范所和上海電器科學研究所之后，設計制造的與C-2700同樣等級的沖擊試驗機，滿足GJB150.18一86要求，并在1990年7月通過部級鑒定[5]。河南洛陽水利工程研究所研制了模擬爆炸震動的沖擊試驗機。

(2）引進的傳統沖擊試驗機。704研究所引進的美國MTS公司886IMPACT沖擊機(電腦可控跌落式沖擊機）。當前，國內沖擊機建設主要是沖擊機數量過少，國內大約有二十多臺輕量級沖擊機。國內僅有3臺中量級沖擊機可以按照國軍標的規定對中量級艦船裝備進行沖擊考核。至今，國內這些少量的中量級沖擊機和一定數量的輕量級沖擊機主要用于對新研制的電子設備、儀器、儀表等進行沖擊試驗考核，沒有海軍直接隸屬的輕量級及中量級沖擊機。

(3）浮動平臺試驗[6]。我國目前僅有的兩臺浮動平臺是以美國的浮動平臺為原型分別由中國船舶重工集團公司(無錫）第702研究所及91439部隊研制的。該浮動平臺是美國小型浮動平臺0.8的縮比模型。702研究所研制的浮動平臺受水池客觀條件的限制，可用炸藥的最大量為5kgTNT。91439部隊研制的浮動平臺試驗條件為海上無限自由水面條件，可開展大當量爆炸抗沖擊試驗。

可見，國外以大量沖擊試驗為基礎，產生了艦載設備抗沖擊標準、規范，并隨著試驗手段的更新，艦載設備抗沖擊標準得到進一步發展。我國在艦艇抗沖擊研究、試驗等方面還存在相當大的差距和問題。按著國軍標要求，建設了部分試驗裝置，但不配套。目前沒有符合國軍標的海上艦載設備試驗鑒定浮動平臺。

4 結束語

與發達軍事強國相比，我國的艦載設備抗沖擊試驗開展較少，存在較大差距。對艦載各種設備及系統在沖擊機及海上浮動平臺上進行抗沖擊試驗鑒定，檢測艦艇設備抗爆抗沖擊戰技指標，驗證評估水中目標抗沖擊性能，可促進新型艦船遠海作戰的能力的發揮。

[1]王貢獻,褚德英,張磊等.艦船設備沖擊試驗機研究進展.振動與沖擊，2007,26(2）:152～159.

[2]馬綸宇, 王成剛, 沈榮贏等.艦船機械設備沖擊標準淺談[J].噪聲與振動控制, 1997

[3]黃若波，杜儉業，王官祥.美國艦艇抗沖擊標準規范研究分析[J]. 艦船科學技術, 2007

[4]陳繼康,等. 船體基座抗沖擊研究現狀[A]. 某艇水下爆炸試驗資料匯編.北京: 第六機械工業部船舶系統工程部, 1982.

[5]候維達,李國華,趙本立.強碰撞中型沖擊機及其應用[J].船舶工程,1995

[6]李國華, 李玉節, 張效慈等.浮動沖擊平臺水下爆炸沖擊譜測量與分析[J].船舶力學, 2000

Review on Technology of Shock-resistance Test for Equipments of Naval Ships

WANG Ming-Gui1ZHOU Xue-Bin1JIA Zhi-Fei2
1.Navy Forces ,91439, Liaoning Dalian 116041;2. Navy Forces ,91913, Liaoning Dalian 116041

The Characteristic on Technology of Shockresistance for Equipment of Naval Ships, the development of international and Disparities of Internal Study Condition Were Discussed.The Performance of Equipments of Naval Ships Can Be Tested by the Equipment of shock test and a Floating Shock Platform. The Performance of Equipments of Naval Ships Will Be Developed by Shock-resistance Test for Equipments of Naval Ships.

U661.72

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.08.016

王明貴（1958-），男，大學本科，高級工程師，主要研究方向：水下爆炸試驗測量與數據處理。