[发明专利]非药式水下爆炸冲击波与高速破片耦合加载的实验系统

说明书

本发明的非药式水下爆炸冲击波与高速破片耦合加载的实验系统涉及一种爆炸冲击测试装置，目的是为了克服现有技术中水下爆炸冲击波、高速破片侵彻和气泡脉动载荷单独作用叠加得到结果不够精确，以及缺少必要的实验验证而无法确定其有效性的问题，其包括大口径轻气炮发射管、小口径轻气炮发射管、等效加载模拟器、测速装置、冲击波测量装置和信号处理装置。本发明可实现爆炸冲击波、高速破片和气泡脉动载荷耦合加载的特点，适于实验室环境，容易普及采用。

技术领域

本发明涉及一种爆炸冲击测试装置，具体涉及冲击波与高速破片耦合的测试装置。

背景技术

水下爆炸易产生爆炸冲击波、高速破片侵彻和气泡脉动射流等载荷。其中水下爆炸冲击波载荷的峰值压力大、作用时间短，而破片的撞击速度高，在冲击波和高速破片的耦合加载下可以使舰艇局部变形或破裂(局部响应)，是水中爆炸毁伤效应的主要来源。水的密度大且不易压缩性造成水下爆炸对目标的毁伤效果远远大于空气中爆炸。

目前对于不同结构及材料水下爆炸冲击波和高速破片耦合加载的研究主要有如下几种方法：

1、完全利用数值仿真技术对结构材料的水下爆炸冲击波和高速破片耦合加载进行研究，这种方法由于缺少必要的实验验证而无法确定其有效性；

2、采用水下高速破片和爆炸冲击波单独作用研究他们对结构材料的毁伤的特性和机理，但是水下爆炸冲击波、高速破片侵彻和气泡脉动载荷单独作用累加对结构的毁伤效应远远小于这些载荷耦合作用的破坏效应，得到的结果不够精确；

3、采用真实的武器在水下爆炸所产生的冲击波和高速破片实现，但是实弹爆炸这种加载方式存在危险性大、实验数据测试难度大、可重复性低和普及困难等缺点。

而公开号为CN103322857B、公开日为2014年12月17日的中国发明专利《一种小型两级轻气炮》，解决了超高速驱动设备由于发射高速破片时采用火药，导致危险性大和在实验室环境下普及困难的问题；

公开号为CN103344405B、公开日为2015年12月09日的中国发明专利《一种柱形非药式水下爆炸冲击波等效加载实验装置》，提供了一种水下爆炸冲击波等效加载装置用以进行水下冲击波加载实验，同时也解决了通常该装置由于发射弹药时采用火药，导致危险性大、实验数据测试难度大、可重复性低和实验室环境下普及困难的问题。

综上所述，现有技术中还存在着水下高速破片和爆炸冲击波单独作用累加对结构的毁伤效应远远小于这些载荷耦合作用的破坏效应，导致无法得到精确的结果的问题；以及采用数值仿真技术缺少必要的实验验证，而无法确定其有效性的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中水下爆炸冲击波、高速破片侵彻和气泡脉动载荷单独作用叠加得到结果不够精确，以及缺少必要的实验验证而无法确定其有效性的问题，提供了一种非药式水下爆炸冲击波与高速破片耦合加载实验系统。

本发明的非药式水下爆炸冲击波与高速破片耦合加载的实验系统，包括大口径轻气炮发射管、小口径轻气炮发射管、等效加载模拟器、测速装置、冲击波测量装置和信号处理装置；

小口径轻气炮发射管同轴套装在大口径轻气炮发射管内；小口径轻气炮发射管与大口径轻气炮发射管位于相同一侧的一端均与轻气炮高压气室连通；

小口径轻气炮发射管内填装有高速破片，大口径轻气炮发射管的内壁与小口径轻气炮发射管的外壁之间填装有环形的高速飞板，当大口径轻气炮发射管发射时、高速飞板能够跟随气流移动；当小口径轻气炮发射管发射时、高速破片能够跟随气流移动；

等效加载模拟器的活塞的轴心设有通孔，小口径轻气炮发射管的另一端通过该通孔与等效加载模拟器的内腔连通；

测速装置用于测量高速破片和高速飞板运动时的速度、并将测得的速度信号输送至信号处理装置；