[发明专利]一种舰船柔性结构材料一体化防护结构及其设计方法

说明书

本发明属于舰船防护技术领域，并具体公开了一种舰船柔性结构材料一体化防护结构及其设计方法，包括多个依次连接的柔性承压单元，柔性承压单元包括模块底座、承压面及连接在所述模块底座和承压面之间的柔性承压臂机构，所述模块底座底部与舰船外壳连接。设计步骤包括：确定舰船柔性结构材料一体化防护结构所面对的冲击类型和量级，以及舰船柔性结构材料一体化防护结构各构件采用的材料，并得到所有材料类型的本构方程。设计防护结构各构件的尺寸，最后通过有限元仿真进行参数化分析，得到最符合实际需求的舰船柔性结构材料一体化防护结构承压单元。本发明能够承受舰船可能面对的各种攻击，承压能力强，并且成本低，易于安装。

技术领域

本发明涉及舰船防护技术领域。特别涉及一种舰船柔性结构材料一体化防护结构及其设计方法。

背景技术

近些年，计算机技术的发展带动了武器的制导精度，使得舰船在执行任务过程中受到攻击的风险日益增大。尤其是水下爆炸产生的毁伤最为常见，水下爆炸产生的脉动气泡和冲击波会严重威胁舰船的作战能力和生命力。当舰船结构遭受到远场水下爆炸，冲击波作用时间极短且压力峰值大，会导致舰船遭受到剧烈的冲击，会给舰船外板结构以及船载设备和船载人员带来威胁。而近场和接触爆炸环境下，冲击波和气泡都会对舰船造成极大毁伤，冲击波过后会产生高温高压的气泡，会造成舰船结构的局部大变形、破口甚至总体结构的破坏，严重威胁舰船生命力和人员的安全。因此舰船受到水下爆炸时的生存能力是舰船设计需要考虑的重要环节，为了应对舰船遭受武器攻击的风险，提高舰船的防护性能显得尤为重要，因此需要不断创新发展新型的舰船防护结构。舰船柔性结构材料防护技术通过在舰船的船体外板敷设具有柔性吸能特性的覆盖层来削减水中冲击波载荷并减缓船体结构的爆炸响应，已被试验证明能有效提高全船的爆炸防护能力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种舰船柔性结构材料一体化防护结构及其设计方法，该设计能够承受舰船可能面对的各种攻击，承压能力强，并且成本低，易于安装。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种舰船柔性结构材料一体化防护结构，包括多个依次连接的柔性承压单元，所述柔性承压单元包括模块底座、承压面及连接在所述模块底座和承压面之间的柔性承压臂机构，所述模块底座底部与舰船外壳连接。

所述承压面下方设有上连接块，所述模块底座上方,设有下连接块，柔性承压臂机构上下端分别与上连接块和下连接块绞接。

所述承压面的顶部为向外凸起的凸面形结构，且投影面积与所述模块底部的面积大小相等。

所述柔性承压臂包括多个柔性支撑臂和弹簧连接机构，其中柔性支撑臂的上下端分别与上连接块和下连接块绞接，并且沿着上连接块和下连接块中心沿周向均布；

所述柔性支撑臂包括上支撑杆和下支撑杆；上支撑杆和下支撑杆通过铰接点铰接，多个周向分布的铰接点向外突出；

所述弹簧连接机构设置于位置相对的一对柔性支撑臂之间。

所述弹簧连接机构包括上短弹簧、下短弹簧；

所述的上支撑杆的上端均设有上弹簧连接杆，位置相对的上支撑杆的上弹簧连接杆之间连接上短弹簧；

所述的下支撑杆的下端均设有下弹簧连接杆，位置相对的下支撑杆的下弹簧连接杆之间连接下短弹簧；

所述弹簧连接机构包括长弹簧；所述的长弹簧两端分别连接位置相对的铰接点。

所述的一种舰船柔性结构材料一体化防护结构的设计方法，包括以下设计步骤：

S1确定所述舰船柔性结构材料一体化防护结构所面对的冲击类型和量级；

S2确定所述舰船柔性结构材料一体化防护结构各构件采用的材料，并得到所有材料类型的本构方程；