舰船水幕喷头结构优化设计及性能分析

尹 群，蔡爱明，沈中祥，陈 超，丁红瑜，曹慧清

(1.江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212003；2.江苏科技大学 土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212003；3.江苏科技大学 海洋装备研究院，江苏 镇江 212003)

0 引 言

实际海战中，舰船一旦沾染核生化武器袭击带来的放射性物质，如果得不到有效防护则会迅速丧失战斗能力[1-2]。早在2011年3月11日，日本福岛电站发生核泄漏扩散，导致前来救援的美国“里根”号航母受到了轻微污染，不得不撤出危险地带并及时进行清洗[3]。与此同时，舰船无论是遭受袭击还是日常训练均极易发生火灾。据统计，美国自拥有航母以来就已经发生过近20起大型火灾事件[4]，造成巨大人员和设备损失。面对这些突发危险，目前舰船一般采用水幕系统（CMWDS）进行防护，水幕系统通过安装的水幕喷头持续喷水、形成水幕帘覆盖船身，形成隔离带，降低舰船沾染核物质颗粒物以及火灾扩大的风险。而传统水幕喷头结构内部流道直通，无复杂形状，喷口通过在喷头侧壁切割开口形成，开口数目为一道或者多道，此结构下的流体流经流道，经喷口喷射出的水幕射程短、覆盖面积小、隔离效果差。因此，研制喷射速度快、喷射距离远、水幕隔离防护效果好、性能提高显著的水幕喷头显得尤为重要。

1 喷头结构优化设计

传统的舰船水幕喷头内部结构简图如图1 （a）所示。该喷头内部水流道中空，出水口设置在通道侧壁，采用切割方式在喷头流道侧壁切割出一道喷口。如图1（a）中1位置处所示，喷头采用预先铸模和后期切割加工的方式制造，在内流道喷口进水处与侧壁面形成一个直角。……