Page 16 - 《爆炸与冲击》2025年第9期

第 45 卷 原 凯，等： 航行体高速入水时多孔泡沫的缓冲降载特性 第 9 期

形。图 18(b)～(f) 为多孔泡沫的应变云图及破坏过程。随着航行体入水对泡沫的挤压，缓冲头罩尖端局
部破碎后，泡沫前端接触到水面，此时由于冲击载荷的作用，泡沫前端部分材料进入坍塌阶段，此时多孔
泡沫吸收大量的能量，泡沫材料产生塑性变形，孔隙变少，此阶段为缓冲泡沫的主要能量吸收阶段。

3.4 航行体运动参数分析
图 19 给出了不同工况下航行体的位移变化曲线。可以看出，不同工况下位移变化差异较小。图 20
给出了无缓冲工况下航行体入水轴向加速度随时间的变化曲线，图 21 给出了不同工况下航行体入水轴
向加速度随时间的变化曲线，图 21 中的缓冲区表征航行体入水时缓冲泡沫吸收和分散了航行体的入水
动能，降低了航行体入水冲击力。缓冲材料被压实脱落的瞬间会对航行体产生较大的冲击，并产生由航
行体头部传向航行体尾部的应力波，此时为泡沫压实区，出现第 2 个加速度峰值，在传播的过程中应力
波会随着航行体入水以及泡沫溃灭而逐渐衰减。

700
0
Case 1 600
−0.1 Case 2 500
Case 3
Axial displacement/m −0.3 Axial displacement/m −0.323 6 Case 5 a/(m·s −2 ) 400
Case 4
−0.2
Case 6
300
−0.4
200
−0.324 0
−0.5
−0.6 −0.324 4 4.052 4.056 4.060 100 0
t/ms
0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8
t/ms t/ms
图 19 不同工况下航行体位移时域曲线 图 20 无缓冲工况下航行体加速度时域曲线
Fig. 19 Time history curves of shifting position Fig. 20 Time history curve of vehicle acceleration
in different working cases under unbuffered condition
图 22 给出了不同工况下航行体入水降载率的对比曲线，从图中可以看出，相比于不开孔泡沫，多孔
泡沫对航行体入水的降载效能更优。这是因为，多孔泡沫具有更多的孔洞和通道，当航行体入水后，水
会通过孔洞进入，将冲击能量分散到缓冲泡沫中，降低冲击力向航行体的传递，起到分流的作用；其次，
孔洞与通道的存在使得缓冲泡沫的体积和密度分布不均匀，有助于将航行体入水冲击能量分散到整个
泡沫结构中。

500
Case 1 400 48
Case 2
400 Case 3 a/(m·s −2 ) 350 46
Case 4 300
Case 5 44
300 Case 6 1.5 2.0 2.5 42
a/(m·s −2 ) 200 t/ms Load reduction rate/% 40

100 38
36
0 34
32
0 2 4 6 8 l 2 3 4 5 6
t/ms Case

图 21 不同工况下航行体加速度时域曲线 图 22 不同工况下降载率对比
Fig. 21 Time history curves of vehicle acceleration Fig. 22 Comparison of load reduction
in different working cases in different working cases

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