除了船舶侧舷结构中最为普遍使用的普通钢板,双层钢板在船舶侧舷结构中也有应用,它相对与单层钢板适当增加了板厚,具有了更强的抗侵彻性,且研究表明有分层情况的金属靶板具有更强的抗侵彻性。李雪[20]等对子弹冲击双层钢板的侵彻过程进行了数值分析,对刚体弹在800m/s和1300m/s的速度下冲击双层钢板,并造成其发生形变破坏的过程进行了研究。国内学者朱峰、朱卫华等对铜制子弹以不同速度冲击靶板时靶板的形变破坏过程展开了研究,总结得出了弹丸的速度和加速度在冲击靶板时的变化情况。同时也比较了各种速度下子弹冲击双层钢板时速度和加速度的变化情况,得到了一些规律,解释了可变形弹丸的速度和加速度变化与刚性弹丸存在差异的现象,并由此得出了加速度峰值相关的合理解释。他们通过对所得结果的分析,得出的结论为其他学者深入探求船用双层钢板抗侵彻性能和引信设计选择的数据优化提供了一些参考[21]。国内外对双层钢板的研究表明在弹体侵彻的过程中改变靶板厚度,可以得到最优厚度,在此厚度条件下,靶板将会最大程度的消耗子弹自身能量,实现在子弹侵彻穿透钢板后速度值可以被降低到很低水平,以此方法实现钢板最佳的防弹作用。

除了钢板,铝板作为船舶侧舷的结构防护材料以外,作为新型船用抗弹材料,船用轻型陶瓷复合装甲也在舰船防御体系中有少量的应用。较早出现的陶瓷装甲的概念来自于Wilkins等[22]于1971年的报道,其具备两个重要特征,即高强度(硬度)和低密度,在此概念提出后陶瓷材料广泛运用于战时防弹的设计中。经试验,与金属甲相比,陶瓷装甲不仅对当前的弹丸速度水平(1500m/s-1800m/s)有高效的抗侵彻能力,也可以应对未来的弹丸的高速侵彻(速度在2500m/s-3000m/s乃至更高),并有可观的抗侵彻潜力[23]。国内在对陶瓷侵彻的研究还处于基础层面,研究文献数量十分有限[24-26],而研究主要侧重于陶瓷的动态性能研究,但对陶瓷复合靶材料的高速冲击现象的研究几乎为空白,陈小伟、陈裕泽整理总结了有关陶瓷复合靶侵彻情况的国外研究成果[27],对近期陶瓷复合靶的高速侵彻的工作的展开提供了一些参考。除了陶瓷靶,陶瓷金属双层防弹复合结构也被领域内的学者所注意。目前国内外使用较多的特种防弹陶瓷材料一般为Al2O3、B4C、SiC[28-33]。谢凤虎[34]利用JOHNSON-COOK模型和Gruneisen状态方程描述子弹和防弹钢板力学的本构关系[35]研究了以上三种陶瓷金属靶板的抗弹性能,通过对比数据证明了SiC材料具有最好的抗弹性能,研究结论为该种材质的陶瓷金属的抗弹设计有一定的参考价值。

轻型复合装甲多用于驱逐舰、护卫舰的重要部位和舱室的防护。有关轻型复合装甲抵抗高速子弹冲击的研究因为侵彻过程过于繁琐,所以如今相关研究大部分还是处于实验阶段。但是对于此种装甲的研究大多侧重于钢芯弹丸冲击纤维增强复合靶板的侵彻情况和过程的研究,弹丸速度一般较低[36-41],朱锡、梅志远等人对速度高于1000m/s的高速破片冲击复合装甲结构靶所产生的侵彻现象展开了研究[42]。通过对实验结果的总结对比得出,复合装甲不仅具有很好的抗侵彻效果,还能大大减轻防御系统的重量。除了从船体材料的选择可以加强船体的抗侵彻性,船体的设计也会对船体抗侵彻性产生影响。

3单层板相关领域的研究

程兴旺[43]等学者利用了数值模拟的方法对长杆子弹在具有4种不同弹头情况的区分条件下冲击半无限均质厚轧制装甲靶板(RHA)的侵彻过程展开了研究,重点计算比较了具有不同弹头形状对的子弹冲击靶板时的侵彻状态,分析比较了弹头对实验结果的影响。通过研究和对比各种子弹侵彻靶板的结果,得出了以下结论:当靶板的材料为高强度材料时,在子弹的侵彻速度、入射角度、靶板厚度等条件不变的情况下,长杆子弹侵彻入靶板的深度是主要是与子弹材料的失效机制有关,而改变子弹首部的形状对于入侵的深度只有很小的作用;不过长杆子弹首部的形状会对冲击时靶板产生的弹坑的截面大小产生影响,因为不同弹头形状的长杆子弹在对靶板的冲击初始阶段破坏方式不同,所以开坑截面的大小也有所区别。

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