[发明专利]一种主动控制防护爆炸冲击波的装置和方法

说明书

本发明公开了一种主动控制防护爆炸冲击波的装置和方法，涉及力学领域，所述装置包括：压力信号采集系统，信号处理系统，主动响应系统，压力信号采集系统用于采集压力信号并发送给信号处理系统；信号处理系统对压力信号进行处理并向主动响应系统发送信号指令；主动响应系统根据信号指令产生防护能量以防护爆炸冲击波产生的冲量。本发明装置不但可以主动控制挡波板产生防护能量，而且装置的结构简单，使用设备较少，处于爆炸冲击波作用范围内的只有两个压力传感器和主动响应系统，满足防护爆炸冲击波的冲量的同时，整体质量较轻，具有很高的实用性价值。

技术领域

本发明涉及力学领域，特别是涉及一种主动控制防护爆炸冲击波的装置和方法。

背景技术

空气中爆炸物爆炸时会产生强烈的冲击波，会对周边的物体造成严重破坏，对人员的生命安全造成重大威胁，因此对爆炸冲击波的防护尤为重要。爆炸冲击波携带的巨大的冲量为其破坏性能的关键指标，特别是当作用目标的响应特征时间大于爆炸冲击波的有效作用时间时。目前，防护爆炸冲击波常用的结构形式多为被动防护，例如：排爆服、车辆钢结构底盘、多孔泡沫铝结构等，这些结构可以用于防护爆炸冲击波。

被动防护结构通过一些力学机理，例如塑性变形、粘性耗散等机制，可以在一定程度上衰减爆炸冲击波能量，但是其对爆炸冲击波冲量的防护性能极其有限。主要原因在于冲量和由冲量而产生的动量为系统外力关联物理量，防护结构内部的力学机理对防护冲量很难发挥作用。此外，当采用被动形式的结构进行防护爆炸冲击波时，由于爆炸冲击波携带的能量和冲量较大，因此为了满足有效防护爆炸冲击波的需求，被动防护设备一般都具有较大的质量，这显然并不符合目前防护设备的轻质、高强的需求。这些因素都制约了爆炸冲击波防护设备的研制和实际应用。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种主动控制防护爆炸冲击波的装置和方法，解决了上述的问题。

本发明实施例提供一种主动控制防护爆炸冲击波的装置，所述装置包括：压力信号采集系统，信号处理系统，主动响应系统；

所述压力信号采集系统用于采集所述爆炸冲击波的压力信号，并将采集到的所述压力信号发送给所述信号处理系统；

所述信号处理系统分别与所述压力信号采集系统和所述主动响应系统连接，用于对所述压力信号进行处理，得到所述爆炸冲击波的冲量和传播速度，并根据处理结果向所述主动响应系统发送信号指令，控制所述主动响应系统在特定时间做出的每一个响应；

所述主动响应系统用于根据所述信号指令在所述爆炸冲击波到达时刻产生反向初始冲量，以抵消所述爆炸冲击波产生的冲量，防护爆炸冲击波；

其中，所述主动响应系统包括：固定板、挡波板、支撑滑道、预载系统以及加速系统；

所述固定板固定于被防护物体上，用于支撑所述主动响应系统；

所述支撑滑道与所述固定板固定并穿过所述挡波板，以使得所述挡波板在所述支撑滑道上自由移动；

所述预载系统包括预载控制器和预载线，所述预载控制器用于接收所述信号处理系统发出的信号指令，并将其转化为机械指令，用于控制所述预载线的收缩与释放；

所述预载线与所述加速系统连接，用于根据所述机械指令，控制所述加速系统；

所述加速系统一端固定于所述固定板上，另一端与所述挡波板固定，用于根据所述预载线的控制而动作，以控制所述挡波板的运动，使所述挡波板运动产生所述反向初始冲量。

可选地，所述压力信号采集系统包括：第一压力传感器和第二压力传感器；

所述第一压力传感器和第二型压力传感器均放置于所述发生器系统的迎波面的前方，所述第一压力传感器与所述挡波板的距离为第一预设距离，所述第二压力传感器与所述挡波板的距离为第二预设距离，所述第一预设距离大于所述第二预设距离；