CN113888948A - 一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置 - Google Patents

一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置 Download PDF

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郭纬
张波
蒋海明
宋春明
张中威
马超
徐天涵
李志浩
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    • F42B3/22—Elements for controlling or guiding the detonation wave, e.g. tubes

Abstract

本发明公开了一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，包括：水箱；多个爆源装置，所述爆源装置设置在所述水箱中，用于模拟爆炸源；多点爆源同步起爆控制系统，所述多点爆源同步起爆控制系统与各爆源装置相连接，用于控制所述爆源装置同步爆炸；动态采集系统，用于采集所述爆源装置的爆破过程。爆源系统安装在水箱内，通过多点爆源同步起爆控制系统控制多个爆源装置同步起爆，并通过动态采集系统采集爆破过程，水箱内的爆炸模型试验可控性强，观察效果好，模拟适用范围广，在水下爆炸现象模拟时具有明显的优势，操作简单、成本低、可控性强。

Description

一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置
技术领域
本发明属于爆炸模拟技术领域，具体涉及一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置。
背景技术
舰船在使用过程中，将会受到炸弹、导弹、鱼雷、水雷等武器的聚集攻击。在多枚武器的非接触爆炸中，舰船将受到水中瞬态冲击波及气泡脉动压力等载荷的作用，导致舰船局部或总体结构的严重破损，造成舰沉人亡的恶果。此外，水下资源探测也会涉及水底岩体爆破，所以，对于水下爆炸的研究对舰船研究以及水下探测具有重要意义。
目前对于水下多点爆炸条件下冲击波相互作用的规律认识等方面还存在很大的不足，而实战中水下多点起爆发生的概率非常大，因此迫切需要对该问题开展相应的研究工作。由于水下爆炸的复杂性，对其进行详细的理论研究，并企图通过建立一个精确的数学模型而使水下爆炸问题得到完全解析是十分困难的，因此对水下爆炸进行一些实验研究是十分必要的。但现场实地试验虽然可针对特定条件进行研究，但研究周期长，且耗费大量人力物力，试验风险巨大，可重复性差，难以开展系统研究。
亟需一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，以开展水下多点爆源同步爆炸试验。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，用于进行水下多点爆源同步爆炸模拟试验。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
本发明公开了一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，包括：
水箱；
多个爆源装置，所述爆源装置设置在所述水箱中，用于模拟爆炸源；
多点爆源同步起爆控制系统，所述多点爆源同步起爆控制系统与各爆源装置相连接，用于控制所述爆源装置同步爆炸；
动态采集系统，用于采集所述爆源装置的爆破过程。
进一步的，所述多点爆源同步起爆控制系统包括起爆器、通过起爆线与所述起爆器连接的起爆模块和连接所述起爆模块与各爆源装置的多条导爆索；
所述起爆模块包括多个电雷管，所述电雷管与所述爆源装置通过导爆索对应连接；所述电雷管一端为锥形；所述电雷管的锥形端内设置有炸药粉末；各路导爆索穿过不锈钢管相互隔离设置，且均通过连接件与同一电雷管的锥形端相连；所述连接件将所述电雷管和炸药粉末包裹。
进一步的，所述多点爆源同步起爆控制系统还包括同步性检测装置；
所述同步性检测装置包括分别与各导爆索连接的离子电探针以及通过脉冲形成网络与所述离子电探针相连接的示波器；所述示波器设置在所述水箱外；各路离子电探针通过脉冲形成网络与同一示波器相连；所述示波器用于测算各路导爆索起爆的同步性。
进一步的，所述离子电探针与所述导爆索的接触位置相对一致,且各路导爆索的长度一致。
进一步的，所述炸药粉末为黑索金粉末。
进一步的，所述起爆模块还包括罩设在所述连接件外的防护罩，所述电雷管、炸药粉末、连接件均安装在所述防护罩内。
进一步的，所述爆源装置为球形微量炸药球和圆柱形微量炸药球的任意一种或多种。
进一步的，所述动态采集系统包括安装在所述水箱外部的高速相机和计算机以及设置在所述水箱内部的光源；所述高速相机与所述计算机相连，所述计算机将高速相机拍摄的图像进行存储。
进一步的，所述动态采集系统和所述起爆模块之间通过导线进行同步连接。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、通过多点爆源同步起爆控制系统控制多个爆源装置同时起爆，并通过动态采集系统采集爆破过程，水箱内的爆炸模型试验可控性强，观察效果好，模拟适用范围广，在水下爆炸现象模拟多点爆源同步爆炸时具有明显的优势，操作简单、成本低、可控性强；
2、本发明采用由同一电雷管分别起爆多路柔性导爆索，可以有效保证起爆的同步性，导爆索传爆微量炸药球，然后采用离子电探针法测试起爆的同步性，起爆同步性好，可测量记录；
3、本发明通过爆源装置能够模拟球形装药和柱形装药条件下水下浅埋化学爆炸，并通过动态采集系统具备量测功能，实验简单方便，可连续实验并实时调整爆炸球的半径与爆炸用量。
附图说明
图1为本发明模拟装置总体示意图。
图2为多点爆源同步起爆控制系统示意图。
图中：1、水箱；2、多点爆源同步起爆控制系统；3、动态采集系统；4、爆源；2-1、起爆器；2-2、起爆线；2-3、防护罩；2-4、电雷管；2-5、连接件；2-6、炸药粉末；2-7、不锈钢管；2-8、导爆索；2-9、离子电探针；2-10、脉冲形成网络；2-11、示波器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。
实施例一：
本实施例提供一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，如图1所示，包括：
水箱1；
多个爆源装置4，所述爆源装置4设置在所述水箱1中，用于模拟爆炸源；
多点爆源同步起爆控制系统2，所述多点爆源同步起爆控制系统2与各爆源装置4相连接，用于控制所述爆源装置4同步爆炸；
动态采集系统3，用于采集所述爆源装置4的爆破过程。
实施原理：将多个爆源装置4分别和多点爆源同步起爆控制系统2相连接，并将爆源装置4安装在水箱1中，将水箱1中放入适量水，待水箱1中环境设置好后，开启动态采集系统3，同时通过多点爆源同步起爆控制系统2控制多个爆源装置4同步起爆，并通过动态采集系统3采集爆破过程，水箱1内的爆炸模型试验可控性强，观察效果好，模拟适用范围广，在水下爆炸现象模拟多点爆源同步爆炸时具有明显的优势，操作简单、成本低、可控性强。
实施例二：
结合图1~2，本实施例提供一种多点爆源同步爆炸起爆的模拟装置，包括水箱1、多点爆源同步起爆控制系统2、动态采集系统3、爆源装置4。
水箱1为中空，上端开口的透明容器，材料优选为玻璃钢，可承受较大的水压和爆炸荷载，透明材质有利于在水箱外观测实验。
多点爆源同步起爆控制系统2包括起爆器2-1、通过起爆线2-2与所述起爆器2-1连接的起爆模块和连接所述起爆模块与各爆源装置4的多条导爆索2-8；起爆模块包括多个电雷管2-4，所述电雷管2-4与所述爆源装置4通过导爆索2-8对应连接；所述电雷管2-4一端为锥形；所述电雷管2-4的锥形端内设置有炸药粉末2-6；各路导爆索2-8穿过不锈钢管2-7相互隔离设置，且均通过连接件2-5与同一电雷管2-4的锥形端相连；所述连接件2-5将所述电雷管2-4和炸药粉末2-6包裹。
炸药粉末2-6优选为黑索金粉末，也可以选用其他爆炸粉末。导爆索2-8优选为柔性导爆索2-8，柔性导爆索2-8有利于与爆源装置4的连接与实验现场的布置。
同步性检测装置包括分别与各导爆索2-8连接的离子电探针2-9以及通过脉冲形成网络2-10与所述离子电探针2-9相连接的示波器2-11；所述示波器2-11设置在所述水箱1外；各路离子电探针2-9通过脉冲形成网络2-10与同一示波器2-11相连；所述示波器2-11用于测算各路导爆索2-8起爆的同步性。采用由多路电雷管2-4起爆多路柔性导爆索2-8，柔性导爆索2-8传爆微量炸药球，然后采用离子电探针2-9法测试起爆的同步性，起爆同步性好。
各路导爆索2-8穿过不锈钢管2-7彼此隔离防护，一端与各路爆源装置4相连，另一端分别与各电雷管2-4锥形端相接，电雷管2-4另一端与起爆器2-1相连；各路柔爆索和电雷管2-4通过连接件2-5相连，电雷管2-4锥形端部加入少量的炸药粉末2-6保证柔爆索同步起爆；电雷管2-4和炸药粉末2-6均被连接件2-5包裹在内。各路离子电探针2-9一端与各路导爆索2-8相接，另一端通过脉冲形成网络2-10与示波器2-11相连。本实施例采用由同一电雷管2-4分别起爆多路柔性导爆索2-8，可以有效保证起爆的同步性，导爆索2-8传爆微量炸药球，然后采用离子电探针法测试起爆的同步性，起爆同步性好，可测量记录。
起爆模块还包括罩设在所述连接件2-5外的防护罩2-3，所述电雷管2-4、炸药粉末2-6、连接件2-5均安装在所述防护罩2-3内，避免爆破过程中，爆源装置4对电雷管2-4造成伤害，有利于设备的多次使用。
所述炸药粉末2-6内可同时接入多路柔性导爆索2-8，并相应配套多路不锈钢管2-7和离子电探针2-9。各路的离子电探针2-9与不锈钢管2-7内的柔性导爆索2-8的接触位置应保持一致,且各路导爆索2-8长度一致。
动态采集系统3包括安装在所述水箱1外部的高速相机和计算机以及设置在所述水箱1内部的光源；所述高速相机与所述计算机相连，所述计算机将高速相机拍摄的图像进行存储。动态采集系统3和起爆模块之间用导线进行连接进行同步。动态采集系统3和起爆模块之间用导线进行连接，确保图像被及时采集。
爆源装置4可以为球形、圆柱形、或其他形状的微量炸药球。能够模拟球形装药和柱形装药条件下水下浅埋化学爆炸，并通过动态采集系统具备量测功能，实验简单方便，可连续实验并实时调整爆炸球的半径与爆炸用量。
本装置的控制流程如下：试验时，将多个爆源装置4分别和多点爆源同步起爆控制系统2相连接，并将爆源装置4安装在水箱1中，将水箱1中放入适量水；
待水箱1中环境设置好后，在水箱1内外的合适位置布置高速相机和光源，确保高速相机可以拍摄到爆源装置4，并进行相机的位置调整和预摄；
根据试验需要，由起爆器2-1引爆起爆模块内的电雷管2-4，进而引爆炸药粉末2-6，埋入炸药粉末2-6内的柔性导爆索2-8被同步引爆，从而导爆索2-8引爆爆源装置。同时，不锈钢管2-7内的离子电探针2-9将信号传入脉冲形成网络2-10，而后传入示波器2-11，通过示波器2-11脉冲时间差确定多点爆源的同步性；
起爆后，与起爆模块连接的高速摄影机及时进行动态采集，将数据传至计算机进行储存。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，包括：
水箱；
多个爆源装置，所述爆源装置设置在所述水箱中，用于模拟爆炸源；
多点爆源同步起爆控制系统，所述多点爆源同步起爆控制系统与各爆源装置相连接，用于控制所述爆源装置同步爆炸；
动态采集系统，用于采集所述爆源装置的爆破过程。
2.根据权利要求1所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述多点爆源同步起爆控制系统包括起爆器、通过起爆线与所述起爆器连接的起爆模块和连接所述起爆模块与各爆源装置的多条导爆索；
所述起爆模块包括一个电雷管，所述电雷管一端为锥形；所述电雷管的锥形端内设置有炸药粉末；
各路导爆索通过穿设在不锈钢管中相互隔离设置，且各路导爆索一端分别与各爆源装置连接，另一端均通过连接件与同一电雷管的锥形端相连；所述连接件将所述电雷管和炸药粉末包裹。
3.根据权利要求2所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述多点爆源同步起爆控制系统还包括同步性检测装置；
所述同步性检测装置包括分别与各导爆索连接的离子电探针以及通过脉冲形成网络与所述离子电探针相连接的示波器；所述示波器设置在所述水箱外；各路离子电探针通过脉冲形成网络与同一示波器相连；所述示波器用于测算各路导爆索起爆的同步性。
4.根据权利要求3所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述离子电探针与所述导爆索的接触位置相对一致,且各路导爆索的长度一致。
5.根据权利要求2所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述炸药粉末为黑索金粉末。
6.根据权利要求2所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述起爆模块还包括罩设在所述连接件外的防护罩，所述电雷管、炸药粉末、连接件均安装在所述防护罩内。
7.根据权利要求1所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述爆源装置为球形微量炸药球和圆柱形微量炸药球的任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述动态采集系统包括高速相机和计算机；所述高速相机与所述计算机相连，所述计算机将高速相机拍摄的图像进行存储。
9.根据权利要求8所述的水下多点爆源聚集同步爆炸的模拟装置，其特征在于，所述动态采集系统和所述起爆模块之间通过导线进行同步连接。
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