舰载设备的抗冲击试验技术

王明贵 周学滨 贾志飞

1.海军91439部队，辽宁大连 116041; 2.海军91913部队，辽宁大连 116041

舰载设备的抗冲击试验技术

王明贵1周学滨1贾志飞2

1.海军91439部队，辽宁大连 116041; 2.海军91913部队，辽宁大连 116041

论述了舰载设备抗冲击试验技术的特点、国内外进展及我国在这方面存在的差距。舰载设备的抗冲击性能试验完全可通过冲击机及浮动平台实现。我国开展舰载设备冲击试验将有利于舰载设备抗冲击性能的提高。

舰载设备；抗冲击；试验技术

Equipment of Naval Ships; Shock-resistance; Test Technology

前言

舰船在作战过程中，不可避免遭受炸弹、导弹、鱼雷、水雷等武器的攻击。这些武器对舰船的攻击形式分为接触爆炸和非接触爆炸两种。接触爆炸会造成舰船结构的破损并殃及设备；而非接触水下爆炸一般并不击穿艇体结构，但此种爆炸会引起设备所承受的冲击力（速度、加速度）过大导致舰船上各类重要设备严重及大范围的破坏，是目前舰船作战中失效的一种重要模式，使舰艇在不丧失不沉性的情况下失去生命力，成为各国海军关注的重点。因此，开展舰船结构及设备在非接触水下爆炸作用下的抗冲击性能试验鉴定，是提高舰船的生命力和战斗力的有效途径。本文针对舰载设备抗冲击试验，论述了冲击对舰载设备性能的影响，综述了国内外冲击试验发展情况，提出了我国舰船冲击试验存在的差距及未来发展前景。

1 舰载设备抗冲击试验技术组成与技术特点

1.1 冲击对舰载设备性能的影响

水面舰船及设备冲击破坏方式主要体现在三个方面：（1）冲击力（速度、加速度）过大，使设备遭到破坏；（2）冲击所引起的设备位移过大，使设备与外界相连的部分如管系、电缆、传动轴等遭到破坏，或使设备与周围环境发生干涉，使设备无法正常工作；（3）爆炸强度过大或爆距过近，导致舰船结构损坏，舰船丧失战斗力。由于非接触爆炸引起的对舰载设备的冲击破坏是影响舰船生命力和战斗力的关键所在，因此，“舰载设备抗冲击技术”主要是指舰载设备抗击各种兵器的水下非接触爆炸冲击的防护技术。它包括冲击环境、结构和设备冲击动态响应、冲击防护设计、抗冲击能力校核、抗冲击性能评估、抗冲击试验技术及手段、冲击隔离技术和手段、冲击标准规范等。其中，抗冲击试验技术及手段则是“舰载设备抗冲击技术”的最关键部分，所有的抗冲击设计都要通过试验来检验并改进，所有的抗冲击标准、规范都要通过试验来验证。舰载设备抗冲击鉴定试验系统由轻量级冲击机、中量级冲击机、标准浮动平台、大型浮动平台及相关辅助设施组成。

1.2 舰载设备冲击机试验[1]

由于使用炸药进行舰船水下爆炸试验费用高，安全性很难控制，加之环境保护又使公开的爆炸冲击试验面临更多问题。现在各国海军普遍采用冲击试验机来模拟水下爆炸给舰船机电设备造成的冲击环境。其优点有：冲击试验机产生冲击载荷特性容易控制，并有精确的可重复性，可以对被试设备进行评估，对设备性能进行准确记录；可以模拟设备实际冲击环境的平均效应，采用冲击载荷的平均效应作为设备抗冲击设计载荷行之有效；冲击试验机安装地点灵活，可以配备各种测试监测设备，数据采集和处理方便；冲击试验成本低，对设计开发中的大量设备和零部件进行冲击试验经济可行。冲击机主要有两种[2]。第一种是轻量级击机(LWSM）。LWSM引发了抗冲设备在重量范围内迅速和本质上的改革。第二种是中量级冲击试验机(MWSM）。整台冲击机安装在用弹簧与地基相连钢筋混凝土质量块上，以免由于冲击试验给周边环境带来影响。

1.3 舰载设备浮动平台试验

浮动冲击平台(FSP）和大型浮动冲击平台(LFSP）是冲击试验中大载荷冲击试验设备。设备按其在舰船上的安装形式安装在浮动冲击平台上，通过在水底不同深度的爆炸产生冲击波作用在平台上，实现对设备的抗冲击能力的考核。美国海军研究所在1959年设计和建造了浮动冲击平台可以测试27240kg的设备，在1963年和1972年利用FSP 对核潜艇发电机组和LM2500燃气轮机进行了冲击隔离试验，并于1973年美国又建成了当时世界上最大的浮动冲击试验平台。平台建成后在当年的几个月里就进行了八次校验性爆炸冲击系列试验。目前，比较有名的有美国阿伯丁爆炸水池，加拿大国防技术研究开发中心爆炸水池，英国的海洋技术中心浮动冲击平台STV01等。

2 国外冲击试验发展情况

国外对冲击试验机研究已有60多年的历史，开发研制出多种有特色的冲击试验机[3]。下面对国外的传统试验机击机进行简要介绍。

第一次世界大战期间，美国海军就制作了冲击试验机，用来考核舰船机械、电器设备。1939年英国研制出第一台冲击试验机，它可以模拟设备在服役期间的冲击环境，试验载荷只有几百磅。1940年，美国通用电气公司研制出改进冲击波形的轻量级冲击试验机，其最大负载能力为113.5kg。在二次大战初期，由于舰载火炮发射产生的冲击而造成了舰载电器设备和机械设备出现故障、发生破坏。因此认识到必须增强船舶动力装置及其他重要系统的抗冲击能力。在船体的损伤并不严重的情况下，水下非接触爆炸也会造成设备的冲击损伤。技术人员为了解决这类冲击损伤的问题，开始研究冲击响应和冲击隔离问题。二战期间，更为猛烈的炮火和改进的武器传输系统，对靠近水下爆炸的战舰造成了更加严重的破坏。美国在此期间共丧失了47艘主战舰和42艘潜艇。从那时起，美国海军意识到了要提高战舰的生命力，不仅要改进结构的设计，而且尤其应当改进舰艇装备和机械设备对水下冲击所产生的严酷的动态效应抵抗能力。1942年威斯汀豪斯电气公司研制出中量级冲击机可以对包括安装夹具总重为3359.6kg的设备进行冲击试验。1943年美国海军舰船建造局组织专题研讨会，研究包括战列舰、巡洋舰、驱逐舰、潜艇和扫雷舰等在内的舰载电器设备和机械设备冲击破坏。由此展开了大规模的舰船机械设备抗冲击试验研究。

3 我国冲击试验现状及存在的差距

我国舰船抗冲击研究起步较晚,大约自20世纪70年代开始对舰船进行抗冲击研究[4]。我国海军现役舰船和潜艇设备试验标准主要以国外标准为基础。国内的冲击试验机主要是以引进，仿制国外传统冲击机为主，还停留在欧洲BV043/73和美国MILS-901B标准的水平上。

(1）仿制国外的传统冲击试验机。中国船舶重工集团第704研究所，上海电器科学研究所根据美国MIL-S-901B军标制造的轻量级冲击机，试验设备最大质量200kg。上海电器科学研究所研制的C-2700中量级冲击试验机，符合国军标GJB150.18-86《军用设备环境试验方法－冲击试验》和《中型冲击机设计技术条件》，可以对舰用设备进行冲击试验。该冲击试验机是海军装备研究院规范所和上海电器科学研究所共同合作，按美国MTS的同类产品的图纸仿制。中船重工第702研究所于1990年研制的中量级冲击机是继海军装备研究院规范所和上海电器科学研究所之后，设计制造的与C-2700同样等级的冲击试验机，满足GJB150.18一86要求，并在1990年7月通过部级鉴定[5]。河南洛阳水利工程研究所研制了模拟爆炸震动的冲击试验机。

(2）引进的传统冲击试验机。704研究所引进的美国MTS公司886IMPACT冲击机(电脑可控跌落式冲击机）。当前，国内冲击机建设主要是冲击机数量过少，国内大约有二十多台轻量级冲击机。国内仅有3台中量级冲击机可以按照国军标的规定对中量级舰船装备进行冲击考核。至今，国内这些少量的中量级冲击机和一定数量的轻量级冲击机主要用于对新研制的电子设备、仪器、仪表等进行冲击试验考核，没有海军直接隶属的轻量级及中量级冲击机。

(3）浮动平台试验[6]。我国目前仅有的两台浮动平台是以美国的浮动平台为原型分别由中国船舶重工集团公司(无锡）第702研究所及91439部队研制的。该浮动平台是美国小型浮动平台0.8的缩比模型。702研究所研制的浮动平台受水池客观条件的限制，可用炸药的最大量为5kgTNT。91439部队研制的浮动平台试验条件为海上无限自由水面条件，可开展大当量爆炸抗冲击试验。

可见，国外以大量冲击试验为基础，产生了舰载设备抗冲击标准、规范，并随着试验手段的更新，舰载设备抗冲击标准得到进一步发展。我国在舰艇抗冲击研究、试验等方面还存在相当大的差距和问题。按着国军标要求，建设了部分试验装置，但不配套。目前没有符合国军标的海上舰载设备试验鉴定浮动平台。

4 结束语

与发达军事强国相比，我国的舰载设备抗冲击试验开展较少，存在较大差距。对舰载各种设备及系统在冲击机及海上浮动平台上进行抗冲击试验鉴定，检测舰艇设备抗爆抗冲击战技指标，验证评估水中目标抗冲击性能，可促进新型舰船远海作战的能力的发挥。

[1]王贡献,褚德英,张磊等.舰船设备冲击试验机研究进展.振动与冲击，2007,26(2）:152～159.

[2]马纶宇, 王成刚, 沈荣赢等.舰船机械设备冲击标准浅谈[J].噪声与振动控制, 1997

[3]黄若波，杜俭业，王官祥.美国舰艇抗冲击标准规范研究分析[J]. 舰船科学技术, 2007

[4]陈继康,等. 船体基座抗冲击研究现状[A]. 某艇水下爆炸试验资料汇编.北京: 第六机械工业部船舶系统工程部, 1982.

[5]候维达,李国华,赵本立.强碰撞中型冲击机及其应用[J].船舶工程,1995

[6]李国华, 李玉节, 张效慈等.浮动冲击平台水下爆炸冲击谱测量与分析[J].船舶力学, 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

王明贵（1958-），男，大学本科，高级工程师，主要研究方向：水下爆炸试验测量与数据处理。