[发明专利]一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法

说明书

本发明公开了一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，涉及炸药爆炸能量测试领域，该方法包括：获取水下爆炸载荷曲线；基于水下爆炸载荷曲线计算TNT装药的冲击波能和气泡能，基于水下爆炸载荷曲线构建不同能量结构装药冲击波能和气泡能；设A为不同能量结构装药气泡能与冲击波能的无量纲化比值，通过计算无量纲化比值下的冲击波能和气泡能，对衰减时间常数进行调试，获得各个无量纲化比值下的修正衰减时间常数；根据修正衰减时间常数建立不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型。根据该模型能够绘制不同能量结构装药的水下爆炸自由场压力载荷曲线，便于在实际工程中选择合适的水下爆炸装药，指导相关工程服务。

技术领域

本发明涉及炸药爆炸能量测试领域，尤其是一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法。

背景技术

近年来，通过改变水中爆炸炸药组成、铝氧比、装药形状、装药密度和约束条件等参数，可以改变炸药在水中爆炸产生的冲击波能量和气泡能量的输出结构，有效地控制炸药在水中爆炸时的冲击波能和气泡能，达到控制炸药的能量输出结构以达到提高炸药威力的目的，从而可以在水中爆破、地下采矿和具有军事意义的行动中如对舰艇毁伤中，达到提高水中爆炸质量、降低成本、提高经济和军事效益的目的。但是到目前为止，与此对应的炸药水下爆炸不同能量结构装药的爆炸载荷模型缺失，显著制约了相关的研究和实际工程应用。因此，本文旨在构造一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型，可为实际工程中选择合适的水下爆炸装药、指导相关工程服务。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，本发明的技术方案如下：

一种不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型构造方法，包括如下步骤：

获取水下爆炸载荷曲线；

基于水下爆炸载荷曲线计算TNT装药的冲击波能和气泡能；

基于水下爆炸载荷曲线构建不同能量结构装药冲击波能和气泡能；

设其中，Y为不同能量结构装药气泡能，E_sh为不同能量结构装药冲击波能，Y′为TNT气泡能，E′_sh为TNT冲击波能，A为不同能量结构装药气泡能与冲击波能的无量纲化比值，且1≤A2；

通过计算无量纲化比值下的冲击波能和气泡能，对衰减时间常数进行调试，获得各个无量纲化比值下的修正衰减时间常数；

根据修正衰减时间常数建立不同能量结构装药的水下爆炸载荷模型。

其进一步的技术方案为，基于水下爆炸载荷曲线构建不同能量结构装药气泡能，包括：

基于水下爆炸载荷曲线获取气泡半径和压力之间的关系式；

根据关系式得到最大气泡半径；

将最大气泡半径分别代入气泡内能和势能的计算公式中，气泡内能的表达式为：

其中，ρ为水的密度，g为重力加速度，z为气泡所处位置流体静压力的等效水深度，R_b为气泡半径；

气泡势能的表达式为：

其中，W为装药量，γ为比热比，k为常数，按国际标准单位，k＝1.359×10⁵，V(R_b)表示气泡半径为R_b时的气泡体积；

根据气泡内能和势能计算不同能量结构装药气泡能，表达式为：

其中，R_bmax为最大气泡半径，V(R_bmax)表示气泡半径为R_bmax时的气泡体积。