CN112697376B - 一种水下侵彻试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下侵彻试验领域，具体涉及一种水下侵彻试验系统。包括数字式脉冲X光机、高速摄像机、试验水箱、卡板、靶板和六根螺钉连接件，其中试验水箱两侧长边使用钢板作为防护，两侧短边使用钢化玻璃，底部采用加厚钢板，粘接于水箱的四侧底部，并在两长边钢板内侧中间位置分别焊接一块钢卡板，两侧卡板上各开三个螺钉孔用于靶板的固定，试验水箱短边一侧使用数字式脉冲X光机拍摄，另一侧使用高速摄像机拍摄。本发明利用螺钉连接件将靶板与试验水箱固定，采用数字式脉冲X光机和高速摄像机配合工作，实现了可以通过更换靶板多次进行水下侵彻试验的成像。

Description

一种水下侵彻试验系统

技术领域

本发明属于水下侵彻试验领域，具体涉及一种水下侵彻试验系统。

背景技术

近年来在海上防务系统日益关键的国际形势下，海军舰船的发展迅猛，而在舰船战斗中如何对舰船有效的进行保护使其受到弹药攻击的损伤降到最小便受到了工程界的广泛关注。其中舰船舷侧的防护液舱的设计就尤为关键，高速破片是防护液舱结构的主要防御对象，弹药的战斗部接触爆炸会产生大量的高速破片，可能会对防护液舱结构的侵彻会造成严重毁伤，对高速破片侵彻试验的相关理论和试验研究显得越发必要而迫切。

试验水箱及靶板，是用来模拟舰船防护液舱研究高速破片在水下侵彻过程的一种试验装置，在传统的侵彻试验中，部分试验是在一体化成型的水箱外进行，靶板即为水箱外壁，材质固定且高速破片穿透试验水箱外壁后试验水箱就不能够二次使用；或是采用在敞口水箱上部增加活动靶板，通过过渡配合使靶板与水箱四壁结合相对紧密，虽然这一方式可以实现水箱的重复使用，但是这样的连接方式有可能造成靶板与水箱中的水之间存在缝隙从而导致试验结果不准确。此外这两种方式均是从空气中侵彻靶板入水的试验，如果想要实现在水下侵彻靶板，需要在大型水池中注水，将靶板固定在水池中，倾斜或在水中发射，试验条件苛刻，很难复制试验条件且不方便。

因此，目前的试验设计存在诸多缺点，水箱不能重复使用导致资源的浪费，靶板与水结合的不紧密也使得试验结果更容易不准确。水下侵彻试验过程发生迅速，人眼难以观察，因此需要借助高科技设备进行试验过程中的记录。在现有的记录方式上主要采用高速摄像机进行试验过程的记录，但由于靶板是不透明物质，高速摄像机不能拍摄到破片侵彻的过程，因此单一使用高速摄像机很难对侵彻的过程进行记录，不足以对试验结果进行准确的分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水下侵彻试验系统，能够使靶板与水箱液体紧密结合的同时，实现靶板的快速更换，并通过同时在两侧分别使用数字式脉冲X光机和高速摄像机同时进行拍摄以得到试验的准确结果。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种水下侵彻试验系统，包括数字式脉冲X光机，试验水箱，卡板和高速摄像机；

试验水箱的中部设有卡板，所述卡板用于可拆卸的固定靶板，试验水箱相对的两个侧面为透明侧面，所述数字式脉冲X光机和高速摄像机分别设置在透明侧面的外侧，用于观测和记录侵彻过程。

进一步的，所述试验水箱包括两个钢板，两个钢化玻璃和底板；所述试验水箱两侧的长边使用板作为防护，两侧短边使用钢化玻璃，底部采用加厚钢板作为底板粘接于水箱的四侧底部。

进一步的，所述卡板位于两侧长边钢板内侧中间，并通过焊接方式与两侧长边钢板固定，且通过焊接方式与底板固定。

进一步的，靶板和卡板通过螺钉连接件可拆卸连接。

进一步的，靶板材质和厚度根据实验要求选择。

进一步的，试验水箱内部可装有试验所需要的任意高度的水。

进一步的，所述数字式脉冲X光机和高速摄像机的高度可调。

一种采用上述的系统进行水下侵彻试验的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：安装数字式脉冲X光机，试验水箱以及高速摄像机；

步骤(2)：将按照尺寸规格制备好的靶板放置于已经与试验水箱焊接的卡板上；

步骤(3)：将螺钉连接件依次拧入螺钉孔内，使得每根螺钉连接件和靶板的对应孔紧密配合且每根螺钉连接件与卡板的对应孔紧密配合；

步骤(4)：在试验水箱中装入试验所需高度的水；

步骤(5)：在靶板上方垂直向下方射出高速破片的同时，数字式脉冲X光机与高速摄像机同时开始记录高速破片侵彻靶板的实验过程；

步骤(6)：将试验数据妥善保存后拧下靶板上的螺钉连接件进行靶板的更换以可以进行下一次试验。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明通过两长边侧边钢板与卡板的焊接和卡板与靶板通过螺钉连接件的紧密结合，且靶板具有一定厚度，可以通过调整水箱内水的高度，实现靶板与水箱以及水箱内液体与靶板的紧密结合，从而使得实验结果准确；

(2)本发明通过数字式脉冲X光机和高速摄像机同时拍摄；由于X射线能穿透靶板，因此可以记录靶板内部的侵彻过程和破片的形状、位置、速度等，且X射线成像规律为：与最高密度越接近的物体成像越清晰；因此水下侵彻过程使用数字式脉冲X光机拍摄水、空泡、弹丸与靶板，因水的密度远远小于靶板密度，因此水下的侵彻成像并不明显，靶板的密度与弹丸的密度相差不大，成像清晰程度近乎一致，选取低密度靶板，侵彻过程会更加清晰；数字式脉冲X光机具有可捕获侵彻过程的内部变化的优势，而高速摄像机每秒上千帧频，图像高清；因此使用数字式脉冲X光机和高速摄像机同时拍摄可以实现对高速破片侵彻靶板过程的全纪录以对试验结果进行准确的分析；

(3)本发明通过六根螺钉连接件连接靶板与卡板使得可以对靶板的材质厚度进行随时的调整，且装配方便，灵活性强；

(4)本发明在拍摄面两侧完全采用了钢化玻璃，观察面更大，避免了其他材质遮蔽导致拍摄不清晰或是冲击过大震碎玻璃，整体试验环境更为安全可靠。

附图说明

图1为本发明的水下侵彻试验系统的俯视图。

图2为本发明的水下侵彻试验系统中试验水箱的侧视图。

附图标记说明：

1-数字式脉冲X光机，2-钢化玻璃，3-钢板，4-卡板，5-螺钉连接件，6-靶板，7-高速摄像机，8-底板。

具体实施方式

如图1-2所示，一种水下侵彻试验系统，包括数字式脉冲X光机1、高速摄像机7、试验水箱两侧长边钢板3、试验水箱两侧短边钢化玻璃2、卡板4、靶板6和六根螺钉连接件5，卡板4位于试验水箱两侧长边钢板3中间，靶板6置于两侧卡板4上方，数字式脉冲X光机1和高速摄像机7分别置于试验水箱短边两侧。

如图1所示，在同一水平面上，依次放置着数字式脉冲X光机1、试验水箱以及高速摄像机7，其中数字式脉冲X光机1与高速摄像机7距离试验水箱的距离以及自身的高度分别可调。

将按照尺寸规格制备好的试验水箱两侧长边的钢板3与两侧短边的钢化玻璃2按照图1的方式紧密的粘接在一起。

将试验水箱底板8的加厚钢板按照图2的方式紧密的粘接在试验水箱四侧的底部。

在试验水箱两侧长边钢板3的中间，将按照尺寸规格制备好的卡板4按照图1和图2的方式焊接在两侧长边钢板3以及底板8加厚钢板上。

将按照尺寸规格制备好的靶板6按照如图1和图2的方式放置于已经与试验水箱焊接好的卡板4上，并使得靶板6的六个螺钉孔与卡板上的六个螺钉孔位置完全对齐。

将六个螺钉连接件5依次拧入螺钉孔内，使得每根螺钉连接件5和靶板6的对应孔紧密配合且每根螺钉连接件5与卡板4的对应孔紧密配合。

在试验水箱中装入试验所需高度的水。

在靶板6上方垂直向下方射出高速破片的同时数字式脉冲X光机1与高速摄像机7同时开始记录高速破片侵彻靶板6的实验过程。

将试验数据妥善保存后拧下靶板6上的螺钉连接件5进行靶板的更换以可以进行下一次试验。

Claims (2)

1.一种水下侵彻试验系统，其特征在于，包括数字式脉冲X光机(1)，试验水箱，卡板(4)和高速摄像机(7)；

试验水箱的中部设有卡板(4)，所述卡板用于可拆卸的固定靶板(6)，试验水箱相对的两个侧面为透明侧面，所述数字式脉冲X光机(1)和高速摄像机(7)分别设置在透明侧面的外侧，用于观测和记录侵彻过程；

所述试验水箱包括两个钢板(3)，两个钢化玻璃(2)和底板(8)；所述试验水箱两侧的长边使用板(3)作为防护，两侧短边使用钢化玻璃(2)，底部采用加厚钢板作为底板(8)粘接于水箱的四侧底部；

所述卡板(4)位于两侧长边钢板(3)内侧中间，并通过焊接方式与两侧长边钢板(3)固定，且通过焊接方式与底板(8)固定；

靶板(6)和卡板(4)通过螺钉连接件(5)可拆卸连接；

靶板(6)材质和厚度根据实验要求选择；

试验水箱内部可装有试验所需要的任意高度的水；

所述数字式脉冲X光机(1)和高速摄像机(7)的高度可调。

2.一种采用权利要求1所述的系统进行水下侵彻试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：安装数字式脉冲X光机(1)，试验水箱以及高速摄像机(7)；

步骤(2)：将按照尺寸规格制备好的靶板(6)放置于已经与试验水箱焊接的卡板(4)上；

步骤(3)：将螺钉连接件(5)依次拧入螺钉孔内，使得每根螺钉连接件(5)和靶板(6)的对应孔紧密配合且每根螺钉连接件(5)与卡板(4)的对应孔紧密配合；

步骤(4)：在试验水箱中装入试验所需高度的水；

步骤(5)：在靶板(6)上方垂直向下方射出高速破片的同时，数字式脉冲X光机(1)与高速摄像机(7)同时开始记录高速破片侵彻靶板(6)的实验过程；

步骤(6)：将试验数据妥善保存后拧下靶板(6)上的螺钉连接件(5)进行靶板的更换以可以进行下一次试验。