[實用新型]一種柱形非藥式水下爆炸沖擊波等效加載實驗裝置

有效

• 申請號: 201320390923.3
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN203310600U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 張偉;任鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01N19/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高媛

技術領域

本實用新型涉及一種水下爆炸沖擊波等效加載實驗裝置，具體涉及一種柱形非藥式水下爆炸沖擊波等效加載實驗裝置。

背景技術

目前對于不同結構及材料的水下爆炸沖擊波加載測試主要依靠一定當量的炸藥在不同容積的水槽中進行實藥爆炸實現，這種加載方式存在危險性高、加載成本高、實驗數據測試精度不足和實驗資質要求高無法普及等缺點。而完全利用數值仿真技術對結構的水下爆炸沖擊波加載進行研究，又由于缺少必要的實驗驗證而無法確定其正確性，而柱形非藥式水下爆炸沖擊波加載實驗因為具有可重復率高、所需實驗資質低、操作簡單、主要實驗參數參量測量準確、可對氣背及水背目標結構進行加載等優點，可以使水下爆炸沖擊波加載在實驗室內大規模展開。

目前，美國佐治亞理工學院和英國劍橋大學建立的非藥式水下爆炸沖擊波加載裝置為不帶內散射角結構，但由于受輕氣炮驅動裝置口徑的限制，僅能對小型氣背結構進行加載；美國哈佛大學、西北大學合建的帶散射角的非藥式水下爆炸沖擊波等效加載裝置能夠在實驗室內對稍大結構進行水下沖擊波加載實驗，但由于沖擊波加載水艙內部存在一個小的散射角，這樣雖然能夠增加測試結構的加載面積，但同時降低了水下沖擊波的加載峰值，所產生的水下沖擊波峰值也局限于60MPa范圍內。國內現有撞擊式水下沖擊波等效加載裝置均為與美國西北大學相同的帶內散射角結構，該裝置僅能對氣背環境的目標結構進行低強度水下沖擊波加載。

實用新型內容

本實用新型為了解決炸藥式水下爆炸沖擊波加載實驗不能在實驗室內普遍展開，且重復率低、測量精度不夠的問題，進而提出一種柱形非藥式水下爆炸沖擊波等效加載實驗裝置。

本實用新型為解決上述問題采取的技術方案是：本實用新型包括主加載水艙、輕氣炮、驅動彈、活塞、測試靶板和一套測速機構，主加載水艙和輕氣炮呈一字型水平設置，主加載水艙的頭部端與輕氣炮的炮口相對，活塞安裝在主加載水艙的頭部端內，測試靶板固定安裝在主加載水艙的尾部端內，且測試靶板的板面與主加載水艙沿長度方向的中心線垂直，主加載水艙的外側壁上沿主加載水艙長度方向均布設有多個沖擊波測量機構安裝口，驅動彈安裝在輕氣炮的炮口內，一套測速機構并排安裝在輕氣炮的外側壁上。

本實用新型的有益效果是：本實用新型根據一維沖擊波原理及聲學近似原理，通過平板撞擊使水中粒子獲得一定初速進而產生水下沖擊波加載，本實用新型能夠對目標結構進行氣背及水背環境下的高強度水下沖擊波加載，而且能夠方便的對沖擊波強度及被加載結構的變形破壞進行檢測。本實用新型可以不使用炸藥在實驗室范圍內進行高強度的水下爆炸沖擊波加載實驗，該系統操作簡單，可重復性高，實施所需的實驗資質低、主要實驗參數參量測量準確，能夠顯著提高實效效率。本實用新型能夠在不使用炸藥的情況下完成氣背和水背環境下目標結構的高強度水下沖擊波加載，本實用新型所實施的沖擊波強度可達到300MPa，明顯高于現有撞擊式水下爆炸沖擊波等效加載裝置所能達到的沖擊波強度。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖，圖2是主加載水艙安裝水背副艙后的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種柱形非藥式水下爆炸沖擊波等效加載實驗裝置包括主加載水艙1、輕氣炮2、驅動彈5、活塞6、測試靶板7和一套測速機構3，主加載水艙1和輕氣炮2呈一字型水平設置，主加載水艙1的頭部端與輕氣炮2的炮口相對，活塞6安裝在主加載水艙1的頭部端內，測試靶板7固定安裝在主加載水艙1的尾部端內，且測試靶板7的板面與主加載水艙1沿長度方向的中心線垂直，主加載水艙1的外側壁上沿主加載水艙1長度方向均布設有多個第一沖擊波測量機構安裝口4，驅動彈5安裝在輕氣炮2的炮口內，一套測速機構3并排安裝在輕氣炮2的外側壁上。

本實施方式中主加載水艙1可以產生加載峰值為300MPa的水下沖擊波。

本實施方式中主加載水艙1頭部端端面與輕氣炮2炮口之間留有30mm的間隙。

本實施方式中主加載水艙1為空心柱形；驅動彈5直徑為66mm，材料可為鋁或鋼，驅動彈5的厚度可根據實際工況確定，當驅動彈5為5mm厚鋁彈時，輕氣炮2可將驅動彈5加速到1500m/s。

輕氣炮2的炮口處安裝有兩個激光發射器和兩個激光接收器，兩個激光接收器與計數器連接，當輕氣炮2發射的驅動彈5飛出炮口時，驅動彈5分別阻斷兩束激光，計數器記錄組件的間隔時間，通過兩束激光的距離除以計數器記錄的時間即為驅動彈5的撞擊速度。