[发明专利]一种射流高速碰撞靶板产生碎片云瞬态过程的实验方法

说明书

本发明提供了一种射流高速碰撞靶板产生碎片云瞬态过程的实验观测方法，该方法中，起爆药引爆主炸药爆轰压垮药型罩形成射流，同时给同时分幅扫描相机一个触发信号，当触发信号达到同时分幅扫描相机设定触发值时，打开同时分幅扫描相机快门，拍摄分幅图像和扫描图像；最终，分幅扫描相机的分幅部分获得试验过程中的分幅图像数据，扫描部分获得试验过程中的扫描图像数据。本发明的实验观测方法，可清晰地获取到射流高速碰撞靶板瞬态过程中射流运动状态、碰靶过程和碎片云及冲击波发展过程图像信息，同时通过扫描图像能获得射流速度、碎片云扩散速度和冲击波速度等具体曲线值，从而实现对瞬态过程较全面的描述。

技术领域

本发明属于爆炸与毁伤领域，涉及高速碰撞瞬态过程，具体涉及一种射流高速碰撞靶板产生碎片云瞬态过程的实验观测方法。

背景技术

金属弹丸以超过3km/s的速度撞击薄板时，会造成薄板穿孔并自身发生破碎，在板前后两侧分别产生反溅碎片云和穿透碎片云。采用二级轻气炮，目前已实现将克级弹丸加载到10km/s速度。聚能射流主要通过主装药起爆后产生爆轰波加载药型罩，可形成速度更高的高速射流，具有更强的穿靶能力。相较于弹丸高速碰靶产生碎片云，射流高速碰靶的研究相对较少，目前的研究工作主要集中于。为观测碎片云的所进行的超高速撞击实验中，主要采用闪光X射线摄影技术，通过X射线对碎片云的多次照射，获得碎片云扩散的情形。例如，Piekutowski AJ.(Debris clouds generated by hypervelocity impact ofcylindrical projectiles with thin aluminum plates.International Journal ofImpact Engineering,1987,5(1):509-518.)借助闪光X射线照相拍摄了大量的碎片云照片，成为后续大量理论和模拟研究的基础。然而，闪光X射线摄影技术仅能获取射流某一时刻的运动位置，难于获取连续的射流运动速度，同时X光摄影难以获得瞬态过程中冲击波等其他信息。基于相似的物理机理，射流高速碰撞薄靶同意会产生碎片云，然而目前开展的实验尚未实现对射流高速碰靶产生碎片云的拍摄。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种射流高速碰撞靶板产生碎片云瞬态过程的实验观测方法，解决现有技术中的实验方法难以对射流高速碰撞靶板产生碎片云瞬态过程进行全面和准确的描述的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种射流高速碰撞靶板产生碎片云瞬态过程的实验观测方法，该方法将射流高速碰撞靶板系统布置于爆炸场所中，该方法包括以下步骤：

步骤一、布设同时分幅扫描相机系统和激光照明系统，通过调整反射平面镜，保证激光光路穿过爆炸防护窗口进入同时分幅扫描相机系统视场正中心；

步骤二，布设射流发射装置和靶板，保证靶板水平、射流垂直入射靶板，同时保证射流碰靶区域位于同时分幅扫描相机系统视场内、射流轴线与视场左右对称线重合；

步骤三，在主炸药上安装触发探针，触发探针通过触发线连接到相机系统，测量并记录触发探针到药型罩下端面的距离H₁和药型罩下端面到靶板上端面的距离H₂，H₁小于药型罩高度H₀；

步骤四，在同时分幅扫描相机系统视场内放置标志物，通过对比标志物实际尺寸和在同时分幅扫描相机系统视场内的尺寸，确定比例尺，计算获得靶板上端面到视场顶部的距离H₃；

步骤五，计算射流进入视场时刻距离主炸药爆轰波到达触发探针时刻的时间差ΔT，同时分幅扫描相机系统的延时设置将以ΔT为参考时间差，计算公式为：

式中，V_j为射流预估平均速度；