[發(fā)明專利]高壓電瞬態(tài)高速水射流發(fā)生器及曲面邊界壁壓載荷測量裝置

有效

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• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110926747B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 馬春龍;史冬巖;崔雄偉;王孟楠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M7/08
• 分類號: G01M7/08;G01M10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種高壓電瞬態(tài)高速水射流發(fā)生器及曲面邊界壁壓載荷測量裝置，至少包括水密防護筒、防護筒夾具、桁架安裝平板、靶板安裝圓板、半球靶板、壁壓傳感器、距離柱、射流圓管安裝架、射流測速管、測速管與射流圓管的連接管、射流圓管、射流圓管底端封蓋、高壓電電極爆源、電極安裝固定壓板、壓板螺栓、實驗支架、高速攝像機、實驗水箱、信號采集儀、高壓電控制箱等幾部分。射流測速管是由透明亞克力材質制作，射流圓管底端封蓋的正負電極由銅管制作，其它均由鋁合金材質制作。本發(fā)明用于研究瞬態(tài)高速水射流長度、速度、壁壓載荷和近場水下爆炸氣泡射流的壁壓載荷特性，其主要特點是結構簡單，實驗效果好。

技術領域

本發(fā)明涉及一種高壓電瞬態(tài)高速水射流發(fā)生器及曲面邊界壁壓載荷測量裝置，屬于水下爆炸實驗研究領域。

背景技術

水下爆炸氣泡射流載荷是近場水下爆炸壁壓載荷重要組成部分。由于壁面的“吸引”作用，水下爆炸氣泡遠離壁面的一端水-氣交界面速度大于近壁面處水-氣交界面速度，誘導出一束高速水流，它會擊穿氣泡并高速射向壁面生成氣泡射流載荷。水下爆炸氣泡射流持續(xù)時間較短，但射流速度極高，且作用面較小，能夠對艦船結構造成非常嚴重局部破壞。水下爆炸氣泡射流載荷一直是水下爆炸、艦船抗爆研究領域的一項極為重要的內容。從本質上講，氣泡射流載荷是由于水的宏觀高速沖擊而引起的。但是由于水下爆炸氣泡射流載荷是在一個異常復雜的水下爆炸過程中一段非常短暫的過程。水下爆炸氣泡射流載荷具有峰值高，脈寬窄，為一瞬態(tài)載荷，使得直接研究氣泡射流載荷非常困難。將水下爆炸氣泡射流簡化為一段高速水柱來研究水下爆炸氣泡射流載荷特性是國內外研究水下爆炸氣泡射流載荷的主要手段。目前，研究水下爆炸氣泡射流主要集中在數(shù)值仿真方面，實驗研究裝置和實驗研究成果極少。因此，急需開發(fā)一種能夠用于實驗研究的瞬態(tài)高速水射流壁壓載荷實驗裝置。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了提供一種高壓電瞬態(tài)高速水射流發(fā)生器及曲面邊界壁壓載荷測量裝置，可用于產生瞬態(tài)高速水射流，并能夠測量射流速度、長度、在曲面附近載荷大小的實驗裝置，它可以用于研究瞬態(tài)高速水射流長度、速度、壁壓載荷和近場水下爆炸氣泡射流的壁壓載荷特性，其主要特點是結構簡單，實驗效果好。能夠為近場水下爆炸氣泡射流壁壓載荷的研究和應用提供基礎實驗裝置和實驗方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：包括信號采集儀、高壓電控制箱、實驗支架、設置在實驗支架內的實驗水箱、設置在實驗支架上端的安裝平板、設置在安裝平板上的防護筒夾具、設置在防護筒夾具內的水密防護筒、設置在水密防護筒下端的靶板安裝圓板、設置在靶板安裝圓板下端中心位置的半球靶板、在靶板安裝圓板上對稱設置有兩組可調節(jié)的距離柱、兩組距離柱端部間設置有射流圓管安裝板、設置在射流圓管安裝板中間位置的射流圓管，射流圓管上端穿過射流圓管安裝板且設置有連接管，連接管上端設置有射流測速管，射流圓管下端安裝有射流圓管底封蓋，射流圓管底封蓋的底面和側面分別設置有一貫通的小孔，且兩個小孔的軸線相交，在每個小孔內設置有一根電極，用高壓線將高壓電控制箱與電極連接，通過控制高壓電控制箱放電來實現(xiàn)在兩根電極交叉處產生爆炸。在半球靶板中心設置有壁壓傳感器，在支架兩側設置有光源和高速攝像機，且光源和高速攝像機相對水箱設置。

本發(fā)明還包括這樣一些結構特征：

1.兩根電級布置方式是：第一根電極的橫向穿過射流圓管底封蓋側面設置的小孔且兩端部通過固定壓板固定在射流圓管底封蓋的相對的兩側面上，第二根電極的一端通過固定壓板固定在射流圓管底封蓋的側面、另一端穿過底面的小孔伸入至射流圓管內與第一根電極搭接。

2.防護筒夾具由兩個緊固瓦組成，通過螺栓實現(xiàn)緊固瓦抱緊水密防護筒。

3.射流圓管底封蓋內部設置有加強結構，外部為絕緣表面。

4.壁壓傳感器測量面與半球靶板迎爆面平齊。