In the situation that an anti-surface missile attacks a warship, an internal blast occurs. This blast ruptures a ship’s watertight bulkheads, the damage propagates to adjacent areas, and the ship finally sinks. Therefore, we apply Blast Hardened Bulkheads (BHBs) which maintain the ship’s survivability against an internal blast.
In this study, a new concept of BHBs with applying aluminum (Al) foam is proposed and its feasibility is examined. The major advantage of the new concept is that it can be easily adopted for naval ships operating without BHBs. Key ideas for BHB designs are reviewed firstly and the basic features of Al foam materials are surveyed. Concepts and advantages of the Al foam BHBs are presented and internal blast tests are conducted to check the effectiveness of the new concept. The results are analyzed in detail and compared with numerical simulations using LS DYNA. Finally I propose a preliminary design methodology for the Al foam BHBs, which can be practically used.
함정의 피격으로 인한 내부폭발 및 수밀격벽 파단 시 인접 구역으로 물리적ㆍ기능적 손실 및 연속적인 침수 등 피해가 확산되어 함정 생존성을 위협하는 요인이 된다. 따라서 폭발 시에도 수밀성능을 유지할 수 있는 폭발강화격벽(Blast Hardened Bulkhead; BHB)의 개발과 설계기술에 대한 연구가 필요하다.
본 연구에서는 BHB의 새로운 대안으로서 “발포알루미늄 부착 BHB”을 제안하고, 그에 대한 적용 가능성을 검토하였다. 제안된 BHB의 가장 큰 장점은 폭발강화기법이 적용되지 않은 운용함정에 발포알루미늄 패널을 부착함으로써 최소의 공사로 수밀격벽을 BHB로 개조할 수 있다는 점이다. 이를 위하여 BHB 설계를 위한 주요 설계개념을 연구하고, 발포알루미늄 재료에 대한 주요 특성을 조사하였다. 이어서 발포알루미늄 BHB의 개념을 제시하고 함정의 내부 폭발을 모사한 챔버모형 내부폭발 실험을 실시하여 발포알루미늄 패널 적용에 따른 하중저감 및 구조응답에 나타나는 효과를 실험적으로 확인하였다. 특히 실험결과를 자세히 분석함은 물론, 폭발응답 특성을 LS-DYNA로 해석함으로써 MMALE(Multi-Material Arbitrary Lagrangian Eulerian)를 이용한 FSI(Fluid-Structure Interaction) 해석 및 metallic foam에 대한 해석기법을 연구하였다. 마지막으로, 발포알루미늄 부착 BHB에 대한 초기설계법을 연구함으로써 실용적 활용방안을 제시하고자 하였다.
