CN107741182A - 一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置，包括横梁、侧梁、连接件，两个横梁的中部相连组成十字交叉结构，十字交叉结构的四个端部各安装一个侧梁，侧梁的顶端安装上压板，侧梁的下端部安装下压板，连接件与连接件相连，其整体构成上网状结构和下网状结构，上网状结构的四个角分别通过各自对应的上压板固定，下网状结构的四个角分别通过各自对应的下压板固定，上网状结构和下网状结构里安装霍普金森杆，霍普金森杆的顶端设置在上网状结构中连接件与连接件连接的点，霍普金森杆的底端设置在下网状结构中相邻的连接件与连接件连接的点。本发明可得到多点爆破战斗部冲击波波阵面的压力分布规律，提高了试验数据的精确度。

Description

一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置

技术领域

本发明涉及的是一种冲击波波阵面压力分布研究装置。

背景技术

水下战斗部作为摧毁敌方海上目标的有力武器一直发挥着巨大的作用，为了提高弹药的毁伤威力，人们在提高含能材料能量、优化战斗部设计和部署上做了大量的研究工作，同时也在发展新的毁伤机理和毁伤模式，这已引起了世界各国的高度重视。其中，多个药包联合作用利用多点爆炸能量聚集效应，对目标进行爆炸攻击，是摧毁海上目标工程的最佳袭击方式之一。通过合理布置，多个药包采取同时或延时爆炸，目标区域内冲击波和气泡载荷相互作用可使炸药的强度显著增强，大大提高弹药的爆炸威力，对目标产生更强的破坏作用。不仅可以以小当量武器得到大当量武器地冲击效应，而且能够极大地提高爆炸能量的有效利用率，从而提高对防护工程的破坏作用。

无论是单点爆破战斗部，还是多点爆破战斗部，对于评估战斗部的威力而言，冲击波对目标的毁伤特性是一个重要的指标。目前对单点爆破战斗部的冲击波特性研究的较多，已经基本上会形成了完整的体系。但是对于多点爆破战斗部冲击波特性研究凤毛麟角。为利用多点爆炸能量聚集效应，提高弹药的毁伤威力，优化战斗部设计并发展新的毁伤机理和毁伤模式，需深入研究水下多点爆炸过程中冲击波和气泡载荷特性。

发明内容

本发明的目的在于提供提高对水下多点爆炸能量聚集特性的认识一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置，其特征是：包括横梁、侧梁、连接件，两个横梁的中部相连组成十字交叉结构，十字交叉结构的四个端部各安装一个侧梁，侧梁的顶端安装上压板，侧梁的下端部安装下压板，连接件与连接件相连，其整体构成四边形的上网状结构和四边形的下网状结构，上网状结构的四个角分别通过各自对应的上压板固定，下网状结构的四个角分别通过各自对应的下压板固定，上网状结构和下网状结构里安装霍普金森杆，霍普金森杆的顶端设置在上网状结构中相邻的连接件与连接件连接的点，霍普金森杆的底端设置在下网状结构中相邻的连接件与连接件连接的点。

本发明还可以包括：

1、霍普金森杆的底端通过螺栓固定，霍普金森杆的上端部安装应变片。

2、霍普金森杆的顶端位于同一平面，所述的连接件为细钢丝。

本发明的优势在于：

(1)针对多点爆破战斗部冲击波波阵面的不均匀性，将霍普金森杆呈点阵形式分布，获得平面点阵式测量节点处的压力分布，进而结合冲击波传播特性，得到多点爆破战斗部冲击波波阵面的压力分布规律。

(2)测量节点的连接装置采用比较细的钢丝，保持拉紧状态，避免冲击波穿过点阵式测量节点时产生反射及绕射干扰，从而可以提高试验数据的精确度。

附图说明

图1为本发明的三维结构示意图；

图2为图1正视图；

图3为图1仰视图；

图4为A-A剖视图；

图5为B-B剖视图；

图6为C-C剖视图；

图7为霍普金森杆顶端的局部放大图；

图8为霍普金森杆底端的局部放大图；

图9为试验机理图；

图10为试验示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-10，本发明的一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置，包括阵式分布的压力测量节点、测量节点间的连接件、霍普金森杆、压力测量固定装置，以及整个试验装置固定基座。试验基座包括侧梁6和横梁5。侧梁6 有4根，采用的型材为扁钢，由于是进行爆炸试验，所以采用强度较好的扁钢。每个侧梁6上有安装上压板7的横向安装孔2个，和下压板8的横向安装孔2，上压板7位于侧梁6上部，下压板8位于侧梁6下部；横梁5为交叉型横梁，采用交叉型横梁可以增加支架的稳定性。横梁5位于支架的下端；横梁5采用的型材为扁钢，与支架采用焊接的连接方式，横梁5采用扁钢可以增加整个支架的稳定性，在横梁5中间安装安装板1，安装板与横梁之间采用焊接的连接形式，安装板上均匀分布5个安装孔2。压力测量固定装置包括上压板7和下压板8，测量节点之间的连接件10以及位于测量节点上的上铁环10-1和位于霍普金森杆4下端的下铁环9-1。上压板7通过侧梁6上的安装孔安装在侧梁6 上，用螺栓固定；下压板8通过侧梁6上的安装孔安装在侧梁6上，用螺栓固定；将测量节点之间的连接件10四端固定在侧梁6的上压板7上和下压板8上，用螺栓夹紧；测量节点之间的连接件10的材料采用比较细的钢丝，在钢丝交叉即测量节点的采用电焊焊接，这样可以避免冲击波穿过测量节点时产生反射。霍普金森杆4固定在测量节点处，安置霍普金森杆4时将先将杆的末端从上铁环10-1插入，在通过下铁环9-1，通过螺栓3从霍普金森杆4下端套入，夹紧，在螺栓3和下铁环9-1之间夹入垫片3-1-1。所述霍普金森杆4上端分布有应变片4-1-1。

如图5所示，由于多点爆炸会产生多个冲击波，其波阵面会相互融合，单点爆炸冲击波的传播公式为

P_ara＝K(W^1/3/R)^α

其中，K，α是波阵面物理计算量参数，W是炸药的质量(kg)，R是测点距爆心的距离(m)。

通过该试验装置，来推导出多点爆炸冲击波波阵面各点的压力。

由于多点爆炸会产生多个冲击波，其波阵面会相互融合，将融合后的波阵面简化成球型。

通过点阵压力测量装置，可以测得点阵网上的各点压力，ABCDE，其中A点即为压力波阵面与点阵网的切点，所以A点的测量值即为压力波阵面上实际值。

通过这些点的压力，可以运用冲击波的传播公式反推波阵面上相应B’C’D’E’的压力。

依次类推，可以得到冲击波波阵面上其他各点的压力值，从而可以帮助研究冲击波压力特性。

其中，Pa为点阵测量点上实测的压力，PA为对应于测量点上波阵面的压力。

在试验过程中，人员退至较远的地方，通过遥控起爆，引爆多点爆破战斗部，采集数据。通过该试验装置，可以测得多点爆破战斗部波阵面上多点的压力，从而可以帮助研究多点爆破战斗部冲击波特性。

该装置包括点阵式分布的压力测量节点、测量节点间的连接件、霍普金森杆、压力测量固定装置，以及整个试验装置固定基座。同时，基于冲击波传播特性，介绍了利用该点阵式压力测量装置，测得临近多点爆破战斗部冲击波波阵面上的多点压力，进而得到冲击波波阵面不均匀性。

1)所述压力测量装置包括压力测量节点、测量节点间的连接件、霍普金森杆、压力测量固定装置，以及整个试验装置固定基座。

2)所述压力测量节点，节点上布置霍普金森杆，呈点阵式分布。

3)所述压力测量固定装置包括上下两个小铁环，上铁环位于压力测量节点上即霍普金森杆的上端，铁环半径小于上端的霍普金森的大小但大于霍普金森杆下端半径。下铁环位于霍普金森杆下端(水平垂直于压力测量节点)，下铁环的大小略大于霍普金森杆下端。

4)所述霍普金森杆下端分布螺纹，上端分布有应变片。

5)所述压力测量节点的连接件采用比较细的钢丝，保持拉紧状态，避免冲击波穿过压力测量节点及其连接件时产生明显的反射与绕射现象，四端固定在侧梁的压板上。所述压板通过侧梁上的安装孔安装在侧梁上，用螺栓固定。

6)所述固定基座包括侧梁和横梁。所述侧梁有4根，上有上下两块安装压板的安装孔，组成支架的基本框架；所述横梁为交叉型横梁，采用交叉型横梁可以增加支架的稳定性。

7)所述横梁位于支架的底部，所述横梁中部有安装板，在横梁中部有安装板的位置分布5个安装孔，所述安装孔贯通横梁和安装板，用于试验装置与被测物体之间的安装。横梁中部有安装板的主要原因为由于整个横梁比较大，而所测物体不一定能有相当面积的平面，所以安装板，只需找到较小的平面即可安装本试验装置。

Claims (3)

1.一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置，其特征是：包括横梁、侧梁、连接件，两个横梁的中部相连组成十字交叉结构，十字交叉结构的四个端部各安装一个侧梁，侧梁的顶端安装上压板，侧梁的下端部安装下压板，连接件与连接件相连，其整体构成四边形的上网状结构和四边形的下网状结构，上网状结构的四个角分别通过各自对应的上压板固定，下网状结构的四个角分别通过各自对应的下压板固定，上网状结构和下网状结构里安装霍普金森杆，霍普金森杆的顶端设置在上网状结构中相邻的连接件与连接件连接的点，霍普金森杆的底端设置在下网状结构中相邻的连接件与连接件连接的点。

2.根据权利要求1所述的一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置，其特征是：霍普金森杆的底端通过螺栓固定，霍普金森杆的上端部安装应变片。

3.根据权利要求1或2所述的一种多点爆破冲击波波阵面压力不均匀性测量装置，其特征是：霍普金森杆的顶端位于同一平面，所述的连接件为细钢丝。