爆破型鱼雷与目标交会条件研究

李洪涛，奚慧巍，高顺林，蒋文聪

(中国人民解放军91439部队，辽宁大连116041)

爆破型鱼雷与目标交会条件研究

李洪涛，奚慧巍，高顺林，蒋文聪

(中国人民解放军91439部队，辽宁大连116041)

摘要:为深入开展爆破型鱼雷战斗部毁伤效能研究和水面舰船结构防护设计，研究爆破型鱼雷的2种攻击模式，以及在不同模式下的雷目交汇条件。结果表明:在舷侧接触爆炸模式下，雷目交汇条件主要考虑爆炸部位(船首、船中、船尾) ;老式直航鱼雷攻击水面舰艇时，接触爆炸在船首、船中、船尾部位呈均匀分布;现代智能鱼雷爆炸部位应以目标舰船中后部居多;在船底近距离非接触爆炸模式下，雷目交汇条件则主要考虑爆炸部位、爆炸深度和攻击角度。

关键词:爆破型鱼雷;雷目交会条件;爆炸部位;爆炸深度;攻击角度

Research on torpedo blasting warhead and target engagement conditions

LI Hong-tao，XI Hui-wei，GAO Shun-lin，JIANG Wen-cong
(No．91439 Unit of PLA，Dalian 116041，China)

Abstract:In order to research on the damage efficiency of torpedo blasting warhead and surface ship structure protection，that the study of damage mode for blasting torpedo warhead，the encounter conditions with torpedo and target in different mode，was presented in this paper．Results show the following characters: On the condition of broadside contact explosion，the explosion sites(stem，midship，stern) was mainly considered; When the old straight running torpedoes attacked surface ships，contact explosions was uniformly distributed over the stems，amidships and sterns; The explosion site should be in the middle and posterior part of the majority of the target ship for modern intelligent torpedo; Non-contact explosion in the bottom of the ships，the blast sites，explosion depth，and angle of attack was mainly considered．

Key words:torpedo blasting warhead; torpedo and target encounter conditions; the blast site; explosion depth;angle of attack

0　引言

武器效能是指武器在规定条件下达到规定使用目标的能力。国内对武器毁伤效能的研究，起步晚，研究范围有限。根据掌握的资料看，导弹、炮弹等武器对典型目标(机场跑道、航母、坦克、大型建筑物等)的毁伤及评估工作开展较多，并建立了相关军标规范，对于导弹、炮弹等战斗部毁伤效能和目标防护能力的提高起到了较大的促进作用。而对水中兵器毁伤效能研究几乎是空白，缺乏理论支撑，没有完整的指标体系、可用于工程计算的评估模型，更缺乏科学可行的评估标准和评估方法，严重制约水中兵器战斗部毁伤效能和舰艇防护能力的提高。

爆破型鱼雷的攻击目标主要是大、中、小型水面舰艇，以接触爆炸或近距离非接触爆炸为雷目交会条件，以冲击波超压、爆轰产物、气泡脉动等为毁伤元素，以单枚或多枚齐射为主要攻击方式。爆破型鱼雷毁伤效能是指:爆破型鱼雷在一定雷目交会条件下爆炸，对水面舰艇造成的毁伤程度或毁伤效果，它是鱼雷作战效能的重要组成部分，是鱼雷对目标毁伤能力与毁伤效果的度量。鱼雷战斗部毁

伤效能与毁伤环境、战斗部毁伤威力、作用机理、打击目标的部位及目标易损性等因素有关，也就是说，其毁伤效能主要取决于战斗部、目标、鱼雷与目标交汇条件3大因素。因此，把鱼雷与目标交汇条件梳理清楚，是开展鱼雷战斗部毁伤效能研究和舰船结构防护设计的重要的基础性工作。

本文研究了爆破型鱼雷的2种攻击模式，以及在不同模式下的雷目交汇条件。得出如下结论:在接触爆炸模式下，雷目交汇条件主要考虑爆炸部位;在非接触爆炸模式下，则主要考虑爆炸部位、爆炸深度和攻击角度。

1　爆破型鱼雷攻击模式

反舰爆破型鱼雷普遍装有触发/非触发引信，爆破型鱼雷攻击水面舰艇以反舰非接触爆炸为主、反舰接触爆炸为辅。水面舰艇的任一水线以下位置都是可攻对象，只要与目标接触或距目标一定距离内通过，鱼雷就会爆炸。水面舰艇的水下部分可近似看做梯形体，鱼雷攻击的目标域为触发引信起作用的梯形体部分及其周围非触发引信作用距离以内的空间区域。

根据鱼雷到目标壳体的最近距离Dmin和非触发引信作用距离r0来判定攻击形式。

1) Dmin＞r0，鱼雷没有命中目标;

2) 0＜Dmin≤r0，非触发引信动作，近距离非接触爆炸(也有定义为Dmin小于气泡最大半径的) ;

利用飞轮齿圈高频感应淬火余热实现齿圈压装工艺的工序可以并入到飞轮机加工线形成连线的生产模式。缩短飞轮总成加工线的物流距离，减少不必要的资源浪费，增加产品收益。另外，由于采用总成件方式的供应，一方面减少了整机厂分装线的投入，另一方面作为飞轮组件供应方，为公司增加了销售收入。

3) Dmin= 0，说明鱼雷会撞击目标，正常情况下触发引信动作，为接触爆炸模式。

1.1接触爆炸

接触起爆就是鱼雷与目标直接碰撞产生爆炸，一般是利用鱼雷触发引信的惯性开关作为敏感元件来感知雷目相遇时产生的撞击加速度。鱼雷和舰船水中接触爆炸时，爆炸产物和水中冲击波直接作用在舰船壳体上，对目标结构的作用是一个高度非线性动态响应过程，时间短，过程复杂。水中接触爆炸根据爆炸部位的不同，可导致断首、断尾、中部舰体的较大破口或大面积塑性变形。当接触爆炸冲击波作用于充满液体的舱室时，冲击波将通过舱内液体传播到其他部位，造成更大的破坏;在爆炸区域，可能导致舰载设备、管系的严重损伤，或者电器设备短路起火、弹药和可燃气体爆炸等。舰体结构产生局部开裂或爆炸破口如图1所示［1］。

接触爆炸时，破坏效果用舰船壳体破损总长度来表示［2］:

图1　舰船局部破坏Fig.1　Ship local destroy

式中: W为鱼雷装药量(TNT当量)，kg; Lz为舰船壳体破损总长度，m; tk为舰船壳体钢板厚度，cm。

对于大中型水面舰艇，所能承受的最大允许破口长度的统计值为13 m。

1.2非接触爆炸

当鱼雷在船底中部附近爆炸时，冲击波和气泡同时作用在舰船上。具有作用时间短、峰值压力大特点的冲击波载荷首先发挥作用，通常会引起船底板的局部破坏，如出现局部塑性区、局部破口等，局部损伤较接触爆炸要轻;随后气泡载荷开始发挥作用，气泡的膨胀收缩运动会引起舰船底部的压力场变化，引起船体结构的“鞭状运动”，危机舰船的总纵强度;严重时，中拱和中垂状态可能会使舰船从中部折断破坏，如图2所示;同时气泡脉动载荷会使舰船产生强烈的震动，造成设备大范围损伤。

图2　船底下方鱼雷爆炸致总体结构毁伤示意图Fig.2　Schematic of the ship integral structure destroy

图3　舰船整体破坏Fig.3　Schematic of the ship integral destroy

2　鱼雷爆炸部位

爆破型鱼雷攻击水面舰艇，接触爆炸可能发生在船首、船中或船尾，非接触爆炸可能发生在舷侧或船底(船首、船中、船尾区域，爆炸深度在舰船基线以下)。船首长度一般为25%～35%船长，船尾长度一般为25%船长，船中长度一般为40%～50%船长［3］。在不同部位接触或近距离非接触爆炸时，造成壳体破口长度、宽度，船体结构、设备、人员毁伤不同。鱼雷在历次海战和试验中对舰体的命中部位如表1。

由表1统计出: 28条舰船被40条鱼雷命中，其中命中首部12条，命中中部14条，命中尾部14条。命中部位的分布比较平均，主要原因是战例大多发生在二战时期，使用的鱼雷都是直航的瓦斯雷，即便是1982年英国核潜艇击沉阿根廷“贝尔格拉诺将军”号巡洋舰，发射的MK－8鱼雷也是直航的瓦斯雷。现代爆破型鱼雷以“线导+尾流自导”和“线导+ 主/被动声自导”为主要制导方式，其主要攻击部位在舰的中部和中后部(见图3)。舰船低速航行时声场中心在机炉舱部位，高速航行时声场中心在螺旋桨部位。当采用被动声制导时，其命中部位主要分布在舰船中后部;当采用主动声自导时，舰船的声场反射中心在中部，其命中部位主要分布在舰船中部。鱼雷爆炸部位用下述方法确定:将舰船垂线间长度20等分，取得21个肋骨面，其与船体表面相交可得21条理论肋骨线，由舰首至舰尾依此编为0、1、2、…、20，如图4所示。通常0号～10号理论肋骨线为前体，11号～20号理论肋骨线为后体，第10号理论肋骨面就是中船面［4］。

表1　鱼雷命中舰体的部位Tab.1　The torpedo hit the ship body positions

图4　舰船船体示意图Fig.4　Schematic of the ship hull

船首长度一般为25%～35%船长(L)，即0号～5号(或7号)理论肋骨线为船首部位;船尾长度一般为25%船长，即15号～20号理论肋骨线为船尾部位;船中长度一般为40%～50%船长，即5号(或7 号)～15号理论肋骨线为船中部位。以爆心(或船体破口中心)沿船长方向(接触爆炸)或平行于船长方向(非接触爆炸)到中船面(第10号理论肋骨)的距离D作为指标，中船面到舰首距离方向为正，到舰尾距离方向为负。

当D≥3/20 (或1/4)船长时，爆炸位于舰首部位;

当D≤－1/4船长时，爆炸位于舰尾部位;

当－1/4船长＜D≤3/20 (或1/4)船长时，爆炸位于舰中部位。

3　鱼雷爆炸深度

鱼雷在发射前，要根据攻击目标的情况设定航行时的相关参数和工作程序。不同型号鱼雷有不同的设定指令，如航深或搜索深度、航向、自导工作方式、自导搜索方式、发射方式等。如尾流自导鱼雷或线导加尾流自导鱼雷，在自导开始工作前，按设定的程序弹道或线导遥控指令接近目标，当接近目标尾流时，自导装置开始工作，此时鱼雷上爬至尾流自导搜索深度(也称战斗深度)，以后鱼雷就在该深度上搜索、追踪、攻击目标，该深度就是鱼雷爆炸深度。

鱼雷爆炸深度选择取决于尾流自导装置的探测能力、非触发引信作用半径、目标舰船吃水、海面风浪等多种因素［5］。尤其海况对爆炸深度影响较大，海况好时，爆炸深度可选小些;海况差时，爆炸深度可选大些。打击水面舰艇的鱼雷，航行深度一般在15 m以内，爆炸深度一般在引信动作半径之内。如前述SUT虎鱼鱼雷，采用触发+非触发电磁引信，最小搜索深度6 m。触发爆炸时，爆炸深度在舰船基线至水面6 m的范围内;非触发爆炸时，爆炸点在船底下方距水面8～10 m的范围内。

4　鱼雷爆炸攻角

鱼雷爆炸攻角θ示意图如图5所示。仿真计算结果表明，假设鱼雷爆炸深度保持不变，仅爆炸位置延船侧方向不同角度θ变化时，船体中横剖面上的平均应力ε随θ角变化趋势如图6所示［6］。

图5　鱼雷爆炸攻角示意图Fig.5　Schematic of the torpedo attack angle

由图6可以推断，当鱼雷爆炸深度保持不变、而在舷侧及船体下方不同位置爆炸时，在船底正下方爆炸(θ=90°)时应力最大，对船体总纵强度毁伤也最大。因此，鱼雷在船底正下方爆炸，对舰船的毁伤效果最好。根据相关资料统计，鱼雷攻击水面舰艇时，在船底正下方爆炸的概率并不是很大，而在舷侧30°左右爆炸的概率还比较大。

图6　船底应力随攻角变化曲线Fig.6　Curves of ε varying θ

爆破型鱼雷2种攻击模式下的雷目交会条件如表2所示。

表2　爆破型鱼雷2种攻击模式下的雷目交会条件Tab.2　Torpedo and target encounter conditions

5　结语

研究了爆破型鱼雷对水面舰艇的2种攻击模式，以及在不同模式下的雷目交汇条件。结果表明:

1)在舷侧接触爆炸模式下，雷目交汇条件主要考虑爆炸部位(船首、船中、船尾) ;

2)老式直航鱼雷攻击水面舰艇时，接触爆炸在船首、船中、船尾部位呈均匀分布;现代智能鱼雷爆炸部位应以目标舰船中后部居多;

3)在船底近距离非接触爆炸模式下，则主要考虑爆炸部位、爆炸深度和攻击角度。

参考文献:

［1］牟金磊．水下爆炸载荷及其对舰船结构毁伤研究［D］．武汉:海军工程大学，2010．

［2］沈哲等．鱼雷战斗部与引信技术［M］．北京:国防工业出版社，2009．

［3］朱锡．水面舰艇结构［M］．大连:大连海事大学出版社，2002．

［4］浦金云，金涛，邱金水，等．舰船生命力［M］．北京:国防工业出版社，2009．

［5］尹韶平，刘瑞生．鱼雷总体技术［M］．北京:国防工业出版社，2011．

［6］张阿漫．水下爆炸载荷作用下的船体总强度计算方法研究［D］．哈尔滨:哈尔滨工程大学，2005．

作者简介:李洪涛(1966－)，男，硕士，高级工程师，从事武器装备、水下爆炸冲击试验与测量工作。

收稿日期:2015－02－03;修回日期: 2015－04－28

文章编号:1672－7649(2015) 07－0112－04doi:10.3404/j.issn.1672－7649.2015.07.025

中图分类号:E925．23

文献标识码:A