[发明专利]高压电瞬态高速水射流发生器及曲面边界壁压载荷测量装置

说明书

本发明提供一种高压电瞬态高速水射流发生器及曲面边界壁压载荷测量装置，至少包括水密防护筒、防护筒夹具、桁架安装平板、靶板安装圆板、半球靶板、壁压传感器、距离柱、射流圆管安装架、射流测速管、测速管与射流圆管的连接管、射流圆管、射流圆管底端封盖、高压电电极爆源、电极安装固定压板、压板螺栓、实验支架、高速摄像机、实验水箱、信号采集仪、高压电控制箱等几部分。射流测速管是由透明亚克力材质制作，射流圆管底端封盖的正负电极由铜管制作，其它均由铝合金材质制作。本发明用于研究瞬态高速水射流长度、速度、壁压载荷和近场水下爆炸气泡射流的壁压载荷特性，其主要特点是结构简单，实验效果好。

技术领域

本发明涉及一种高压电瞬态高速水射流发生器及曲面边界壁压载荷测量装置，属于水下爆炸实验研究领域。

背景技术

水下爆炸气泡射流载荷是近场水下爆炸壁压载荷重要组成部分。由于壁面的“吸引”作用，水下爆炸气泡远离壁面的一端水-气交界面速度大于近壁面处水-气交界面速度，诱导出一束高速水流，它会击穿气泡并高速射向壁面生成气泡射流载荷。水下爆炸气泡射流持续时间较短，但射流速度极高，且作用面较小，能够对舰船结构造成非常严重局部破坏。水下爆炸气泡射流载荷一直是水下爆炸、舰船抗爆研究领域的一项极为重要的内容。从本质上讲，气泡射流载荷是由于水的宏观高速冲击而引起的。但是由于水下爆炸气泡射流载荷是在一个异常复杂的水下爆炸过程中一段非常短暂的过程。水下爆炸气泡射流载荷具有峰值高，脉宽窄，为一瞬态载荷，使得直接研究气泡射流载荷非常困难。将水下爆炸气泡射流简化为一段高速水柱来研究水下爆炸气泡射流载荷特性是国内外研究水下爆炸气泡射流载荷的主要手段。目前，研究水下爆炸气泡射流主要集中在数值仿真方面，实验研究装置和实验研究成果极少。因此，急需开发一种能够用于实验研究的瞬态高速水射流壁压载荷实验装置。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种高压电瞬态高速水射流发生器及曲面边界壁压载荷测量装置，可用于产生瞬态高速水射流，并能够测量射流速度、长度、在曲面附近载荷大小的实验装置，它可以用于研究瞬态高速水射流长度、速度、壁压载荷和近场水下爆炸气泡射流的壁压载荷特性，其主要特点是结构简单，实验效果好。能够为近场水下爆炸气泡射流壁压载荷的研究和应用提供基础实验装置和实验方法。

本发明的目的是这样实现的：包括信号采集仪、高压电控制箱、实验支架、设置在实验支架内的实验水箱、设置在实验支架上端的安装平板、设置在安装平板上的防护筒夹具、设置在防护筒夹具内的水密防护筒、设置在水密防护筒下端的靶板安装圆板、设置在靶板安装圆板下端中心位置的半球靶板、在靶板安装圆板上对称设置有两组可调节的距离柱、两组距离柱端部间设置有射流圆管安装板、设置在射流圆管安装板中间位置的射流圆管，射流圆管上端穿过射流圆管安装板且设置有连接管，连接管上端设置有射流测速管，射流圆管下端安装有射流圆管底封盖，射流圆管底封盖的底面和侧面分别设置有一贯通的小孔，且两个小孔的轴线相交，在每个小孔内设置有一根电极，用高压线将高压电控制箱与电极连接，通过控制高压电控制箱放电来实现在两根电极交叉处产生爆炸。在半球靶板中心设置有壁压传感器，在支架两侧设置有光源和高速摄像机，且光源和高速摄像机相对水箱设置。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.两根电级布置方式是：第一根电极的横向穿过射流圆管底封盖侧面设置的小孔且两端部通过固定压板固定在射流圆管底封盖的相对的两侧面上，第二根电极的一端通过固定压板固定在射流圆管底封盖的侧面、另一端穿过底面的小孔伸入至射流圆管内与第一根电极搭接。

2.防护筒夹具由两个紧固瓦组成，通过螺栓实现紧固瓦抱紧水密防护筒。

3.射流圆管底封盖内部设置有加强结构，外部为绝缘表面。

4.壁压传感器测量面与半球靶板迎爆面平齐。