CN105606267B - 炸药水下爆炸威力的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

炸药水下爆炸威力的测量装置包括一端带有封头的筒体，筒体另一端设有双哈夫式卡箍，卡箍为分半结构，卡箍外周设有开口朝向卡箍中心的安装槽，安装槽内沿轴向依次嵌接有法兰、靶板及调整环板，法兰设在安装槽靠近封头的一侧，且法兰与筒体外壁面固接，靶板盖合在筒体的开口上；靶板外侧设有炸药试样包和压力传感器，靶板和压力传感器对称设在炸药试样包的两侧，且炸药试样包、压力传感器与靶板的中心位于同一水平面内；筒体内固装有激光位移传感器，激光位移传感器正对靶板中心设置。本发明还公开了通过测量靶板永久变形、靶板附近自由场压力时程和靶板中心动态变形的结构响应，以此来表征炸药威力的方法。本发明能有效测定炸药水下爆炸的威力。

Description

炸药水下爆炸威力的测量装置及方法

技术领域

本发明涉及炸药威力测量技术领域，具体涉及测量炸药水下爆炸威力的装置及方法。

背景技术

目前炸药水中爆炸威力评估是通过测量炸药在自由场爆炸的压力及气泡脉动周期，得到自由场中冲击波能及气泡能，并将这两部分能量作为炸药的总能量，以此来表征炸药威力。这种评估方法实质上是一种能量评估方法，其主要存在两方面问题：一，这种方法只表达了能量的总量和分配结构，没有与目标的毁伤建立对应关系，而能量与炸药对结构的破坏并不成线性关系；二，这种方法只针对中远场爆炸情形，没有考虑到近场爆炸时的气泡射流等二次加载问题，不适用于近场爆炸下的威力评估，尤其对于聚能定向装药的威力测试更不适用。因此需要有一种效应物方法，以结构的响应方式来表征装药威力。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种炸药水下爆炸威力的测量装置及方法，其能够有效测量目标结构的永久变形、动态变形及变形模式，从而以目标结构的响应方式来表征炸药威力，并可适用于近距离下的炸药威力评估。

本发明的技术方案如下：

本发明所述炸药水下爆炸威力的测量装置，包括两端开口的筒体，筒体一端固接有封头，筒体另一端设有双哈夫式卡箍，双哈夫式卡箍由两个分半结构抱合而成，双哈夫式卡箍的外周设有开口朝向双哈夫式卡箍中心的环形安装槽，安装槽内沿轴向依次嵌接有法兰、靶板及调整环板，法兰设在安装槽靠近封头的一侧，且法兰与筒体的外壁面固接，靶板盖合在筒体的开口上；靶板的外侧设有炸药试样包和压力传感器，靶板和压力传感器对称设在炸药试样包的两侧，且炸药试样包、压力传感器与靶板的中心位于同一水平面内；封头上开设有人孔，人孔由盖板密封盖合，水密接头穿过盖板与人孔连通；筒体内固定支撑有激光位移传感器，激光位移传感器正对靶板中心设置，激光位移传感器的传输线缆从水密接头引出。

其进一步技术方案为：

所述安装槽由双哈夫式卡箍本体的外周沿轴向朝向封头弯折后，再沿径向朝向筒体中心弯折形成。

所述两个分半结构一端通过销轴铰接，销轴的轴向与筒体轴向平行，两个分半结构另一端通过紧固件固接。

所述双哈夫式卡箍本体沿径向朝向筒体中心弯折形成的弯折边的内壁面为斜面，且安装槽的开口端的口径大于安装槽底部的口径。

所述激光位移传感器通过支架一固设在筒体内。

所述筒体的外壁面上固设有安装架，安装架用于安装并布放炸药试样包。

所述法兰的外周设有凸缘，靶板及调整环板的外周面与所述凸缘的内周面抵接。

本发明所述炸药水下爆炸猛度的测量方法，包含以下步骤：

第一步，将本发明所述测量装置吊入水中，并使得靶板垂向放置，然后将压力传感器布放至既定位置；

第二步，起爆炸药试样包，同时启动数据采集与分析处理系统，记录压力传感器的测得靶板附近自由场内的若干压力值和激光位移传感器测得的靶板中心的若干位移值，由此获得靶板附近自由场的压力时程和靶板中心的位移时程；

第三步，试验结束，撤收所述测量装置，将靶板拆下，对靶板进行影像记录，并测量靶板的若干测点位置的永久变形。

本发明的技术效果：

本发明采用以结构的损伤(响应)来表征炸药水下爆炸威力的效应物测量方法，通过三个测量装置的测量，即压力传感器测量靶板附近的自由场的压力时程、激光位移传感器测量靶板中心的动态变形、爆炸后靶板的中心及其他多个测点位置的永久变形，以此来获得载荷作用机制、靶板的变形过程和变形模式，并最终表炸药威力，相比于现有的能量评估方法，本发明是一种以结构的响应方式来表征装药威力的测量方法，测量结果更为直接、可靠，且通过靶板附近自由场内的压力时程的测量，能够判断近场爆炸时的气泡射流等二次加载问题，能够适用于近距离下的炸药威力评估。

本发明所述测量装置通过双哈夫式卡箍、法兰与靶板的特别结构设置，使得靶板夹紧在双哈夫式卡箍安装槽内，而靶板5本身与双哈夫式卡箍及法兰、调整环板之间无直接的固定连接关系，爆炸过程中，使得靶板可在法兰及双哈夫式卡箍安装槽之间形成的空间内进行滑移，确保靶板的屈服行为和最终变形可靠。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2 为本发明的左视结构示意图。

图3为双哈夫式卡箍的侧视结构示意图，双哈夫式卡箍的两个分半结构成打开状态。

图4为图1中A部放大图。

其中：1、筒体；2、封头；201、人孔；3、法兰；4、双哈夫式卡箍；401、安装槽；402、斜面；5、靶板；6、调整环板；7、炸药试样包；8、压力传感器；9、盖板；10、水密接头；11、激光位移传感器；12、销轴；13、紧固件； 14、支架一；15、安装架；16、支架二；17、吊耳；18、支撑脚。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3、图4，本发明所述炸药水下爆炸威力的测量装置如图 1所示，包括两端开口的筒体1，筒体1一端固接有封头2，封头2优选椭球形封头，且封头2与筒体1之间为外围全周无缝焊接，确保二者间的密封，筒体 1另一端同轴设有双哈夫式卡箍4，双哈夫式卡箍4由两个分半结构抱合而成，双哈夫式卡箍4的外周设有开口朝向双哈夫式卡箍4中心的环形安装槽401，安装槽401内沿轴向依次嵌接有法兰3、靶板5及调整环板6，法兰3设在安装槽401靠近封头2的一侧，且法兰3与筒体1的外壁面固接，靶板5盖合在筒体1的开口上；靶板5的外侧设有炸药试样包7和压力传感器8，靶板5和压力传感器8对称设在炸药试样包7的两侧，且炸药试样包7、压力传感器8 与靶板5的中心位于同一水平面内；封头2上开设有人孔201，人孔201由盖板9密封盖合，水密接头10穿过盖板9与人孔201连通；筒体1内通过支架一14固定支撑有激光位移传感器11，激光位移传感器11正对靶板5的中心设置，激光位移传感器11的传输线缆从水密接头10引出。其中，所述“外侧”，均指代轴向方向上背离封头2的外一侧。

具体地，见图3、图4，所述安装槽401由双哈夫式卡箍4本体的外周沿轴向朝向封头2弯折后，再沿径向朝向筒体1中心弯折形成；双哈夫式卡箍4 的两个分半结构一端通过销轴12铰接，销轴12的轴向与筒体1轴向平行，两个分半结构的另一端通过紧固件13固接。

进一步地，见图4，为了确保对靶板5夹紧，双哈夫式卡箍4本体的第二次弯折，即沿径向朝向筒体1中心弯折形成的弯折边的内壁面为斜面402，且安装槽401的开口端的口径大于安装槽401底部的口径；法兰3的外周设有凸缘，靶板5及调整环板6的外周面与所述凸缘的内周面抵接。

实际使用时，在筒体1的外壁面上固设有安装架15，安装架15用于安装并布放炸药试样包7，压力传感器8可通过外部机构布放或者支撑在水下，具体地，通过绳索将压力传感器布放至水中既定位置或者在水中既定位置设置好支架二16，将压力传感器8固定支撑在支架二16上，只要能确保靶板5、炸药试样包7和压力传感器8三者的布放位置要求即可，即靶板5和压力传感器 8对称设在炸药试样包7的两侧，且炸药试样包7、压力传感器8与靶板5的中心位于同一水平面内。

实际使用中，筒体1上装有吊耳17，筒体1上设有支撑脚18，本发明所述测量装置入水后，有支撑脚18支撑在水中，本发明所述炸药水下爆炸威力的测量方法，包含以下步骤：

第一步，将本发明所述测量装置中除压力传感器8和炸药试样包7以外的结构(即筒体1及与筒体1直接连接的法兰3、双哈夫式卡箍4、靶板5、调整环板6、封头2、盖板9、水密接头10、激光位移传感器11)吊入水中，并使得靶板5垂向放置，然后将压力传感器8和炸药试验包7布放至既定位置，即靶板5和压力传感器8对称设在炸药试样包7的两侧，且炸药试样包7、压力传感器8与靶板5的中心位于同一水平面内；

第二步，起爆炸药试样包7，同时启动数据采集与分析处理系统，记录压力传感器8的测得靶板5附近自由场内的若干压力值和激光位移传感器11测得的靶板5中心的若干位移值，由此获得靶板5附近自由场的压力时程和靶板 5中心的位移时程；

第三步，试验结束，撤收测量装置，将靶板5拆下，对靶板5进行影像记录，并测量靶板5的若干测点位置的永久变形。其中，若干测点位置包括靶板 5中心以及靶板5端面上的多个测点位置，靶板5端面上的多个测点位置优选均布在靶板5端面上且以靶板5中心为圆心的四个圆周上，且四个圆周距离靶板5中心的距离呈等差数列。

本发明测量参数共有三个，第一个参数是爆炸后靶板5在典型测点位置的永久变形量，由爆炸后变形的靶板5影像记录并测量其若干测点位置的实际变形量获得，其中靶板5中心的变形量为描述靶板5动响应程度的重要指标，其它测点位置的变形量用以考核靶板5的变形模式；第二个参数是靶板5附近的自由场的压力时程，由压力传感器8测量，并且通过时程分析法，即对若干个压力测量值获得压力测量曲线并进行积分运算可获得随时间变化的爆炸对对附近自由场的载荷作用机制，主要用来监测炸药的爆轰状态，并且借以判断爆炸气泡的二次加载形式；第三个参数是靶板5中心在爆炸作用过程中的位移时程，由激光位移传感器11测得，主要用来获得爆炸冲击波及气泡的阶段变形量。本发明所述测量方法通过上述三个参数的测量，并以此三者来表征炸药水下爆炸威力，是一种以结构的响应方式来表征装药威力的测量方法，测量结果更为直接、可靠。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：包括两端开口的筒体(1)，筒体(1)一端固接有封头(2)，筒体(1)另一端设有双哈夫式卡箍(4)，双哈夫式卡箍(4)由两个分半结构抱合而成，双哈夫式卡箍(4)的外周设有开口朝向双哈夫式卡箍(4)中心的环形安装槽(401)，安装槽(401)内沿轴向依次嵌接有法兰(3)、靶板(5)及调整环板(6)，法兰(3)设在安装槽(401)靠近封头(2)的一侧，且法兰(3)与筒体(1)的外壁面固接，靶板(5)盖合在筒体(1)的开口上；靶板(5)的外侧设有炸药试样包(7)和压力传感器(8)，靶板(5)和压力传感器(8)对称设在炸药试样包(7)的两侧，且炸药试样包(7)、压力传感器(8)与靶板(5)的中心位于同一水平面内；封头(2)上开设有人孔(201)，人孔(201)由盖板(9)密封盖合，水密接头(10)穿过盖板(9)与人孔(201)连通；筒体(1)内固定支撑有激光位移传感器(11)，激光位移传感器(11)正对靶板(5)中心设置，激光位移传感器(11)的传输线缆从水密接头(10)引出。

2.按权利要求1所述的炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：所述安装槽(401)由双哈夫式卡箍(4)本体的外周沿轴向朝向封头(2)弯折后，再沿径向朝向筒体(1)中心弯折形成。

3.按权利要求1所述的炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：所述两个分半结构一端通过销轴(12)铰接，销轴(12)的轴向与筒体(1)轴向平行，两个分半结构另一端通过紧固件(13)固接。

4.按权利要求2所述的炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：所述双哈夫式卡箍(4)本体沿径向朝向筒体(1)中心弯折形成的弯折边的内壁面为斜面(402)，且安装槽(401)的开口端的口径大于安装槽(401)底部的口径。

5.按权利要求1所述的炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：所述激光位移传感器(11)通过支架一(14)固设在筒体(1)内。

6.按权利要求1所述的炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：所述筒体(1)的外壁面上固设有安装架(15)，安装架(15)用于安装并布放炸药试样包(7)。

7.按权利要求1所述的炸药水下爆炸威力的测量装置，其特征在于：所述法兰(3)的外周设有凸缘，靶板(5)及调整环板(6)的外周面与所述凸缘的内周面抵接。

8.一种利用权利要求1至7任一权利要求所述的炸药水下爆炸威力的测量装置对炸药威力进行测量的方法，其特征在于，包含以下步骤：

第一步，将所述测量装置吊入水中，并使得靶板(5)垂向放置，然后将压力传感器(8)布放至既定位置；

第二步，起爆炸药试样包(7)，同时启动数据采集与分析处理系统，记录压力传感器(8)测得的靶板(5)附近自由场内的若干压力值和激光位移传感器(11)测得的靶板(5)中心的若干位移值，由此获得靶板(5)附近自由场的压力时程和靶板(5)中心的位移时程；

第三步，试验结束，撤收所述测量装置，将靶板(5)拆下，对靶板(5)进行影像记录，并测量靶板(5)的若干测点位置的永久变形,其中，所述若干测点位置包括靶板(5)中心以及靶板(5)端面上的多个测点位置。