[发明专利]深水爆炸气泡脉动特性试验装置及方法

说明书

深水爆炸气泡脉动特性试验装置及方法，属于水下爆炸试验技术领域，本发明为解决现有非药式水下爆炸模拟气泡脉动试验采用电火花、激光来产生气泡存在的问题。本发明装置包括深水模拟舱、静态压力传感器、动态压力传感器和空心玻璃球，方法包括：步骤一、利用液体增压泵并通过充水加压口向深水模拟舱中充满水；步骤二、利用液体增压泵给舱内水逐渐增压，模拟深水条件；当静态压力传感器获取舱内水的静压力P达到P1时停止；步骤三、由外部载荷产生一个瞬态的冲击力F触发冲击破球器，冲击破球器击碎空心玻璃球，深水压力P1压缩球中常压气体产生气泡的脉动，实现水下爆炸气泡脉动模拟；步骤四、观测并记录空心玻璃球在水中爆炸模拟气泡脉动的过程。

技术领域

本发明涉及一种模拟深水爆炸来观察气泡脉动特性的试验装置及方法，属于水下爆炸试验技术领域。

背景技术

水中爆炸是水中兵器最主要的毁伤手段，水中爆炸包括两类毁伤，一是冲击波对舰船结构造成的严重局部破坏，二是气泡脉动过程对舰船造成的二次毁伤。其中对水下爆炸气泡脉动的研究对于水下爆炸毁伤效应的研究具有重大意义。

水下爆炸气泡脉动的研究主要包括气泡脉动过程和脉动压力载荷测试对试验试件的冲击响应特性的研究。在实验室测试环境中，由于火药爆炸产生的冲击波对测试要求严苛，且火药爆炸具有很强的破坏性，炸药本身同样存在安全隐患，因此，采用非药式水下爆炸气泡脉动模拟测试可以有效提高试验测试的安全性。

现有技术中，采用非药式水下爆炸实验室环境下，人们往往以使用电火花、激光等方式产生气泡来代替爆炸气泡，通过模拟爆炸气泡的气泡特性来预测实际爆炸环境的毁伤效应，取得了较好的结果。但是在水中采用电火花、激光等方式产生气泡技术的装置相对复杂，对操作人员的要求也偏高，模拟实验的难度大。

因此，针对以上不足，需要提供一种非药式水下爆炸实验装置，其能够模拟气泡脉动特性，且要求装置结构简单，操作简单易行，降低实验再现难度。

发明内容

针对现有非药式水下爆炸模拟气泡脉动试验采用电火花、激光来产生气泡存在的问题，本发明提供一种深水爆炸气泡脉动特性试验装置。

本发明所述深水爆炸气泡脉动特性试验装置，包括深水模拟舱1、静态压力传感器4、动态压力传感器7和空心玻璃球9，

深水模拟舱1为左右两端开口的方形高压容器，深水模拟舱1的左端口通过被测试件11及一号容器口压盖10密封，深水模拟舱1的右端口通过容器端口封堵6及二号容器口压盖5密封；

深水模拟舱1的顶板设置有充水加压口2和排气口14，深水模拟舱1的顶板设置有静态压力传感器4，深水模拟舱1的底板设置有多个动态压力传感器7；

深水模拟舱1的前后板对称设置光学观测窗口8；

支撑架15固定于深水模拟舱1的底板上，支撑架15用于支撑空心玻璃球9，使空心玻璃球9球心位于两个光学观测窗口8中心连线上；两个光学观测窗口8的舱外分别设置一个光源13和一个高速相机12，该高速相机12用于记录空心玻璃球9在水中爆炸模拟气泡脉动的过程；

深水模拟舱1左端舱外水平对称设置一对高速相机12，并配置一个光源13，该对高速相机12用于记录空心玻璃球9在水中爆炸后，被测试件在气泡脉动作用下的冲击响应。

优选地，空心玻璃球9为壁厚大于0.5mm的空心球体，该球体空心区域内充有常压空气。

优选地，还包括冲击破球器3，深水模拟舱1的顶板正对空心玻璃球9的位置设置有冲击破球器3，冲击破球器3在外部载荷作用下产生一个瞬态的冲击力F，用于击碎空心玻璃球9。

优选地，提供给冲击破球器3的外部载荷可采用电磁力(或气缸气动力)实现。