[發(fā)明專利]一種射流高速碰撞靶板產(chǎn)生碎片云瞬態(tài)過程的實(shí)驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010795069.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN112013728B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 焦文俊;袁建飛;蘇健軍;甘云丹;李尚青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): F42B35/00
• 分類號(hào): F42B35/00;G01N21/84
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王孝明

本發(fā)明提供了一種射流高速碰撞靶板產(chǎn)生碎片云瞬態(tài)過程的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)方法，該方法中，起爆藥引爆主炸藥爆轟壓垮藥型罩形成射流，同時(shí)給同時(shí)分幅掃描相機(jī)一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)達(dá)到同時(shí)分幅掃描相機(jī)設(shè)定觸發(fā)值時(shí)，打開同時(shí)分幅掃描相機(jī)快門，拍攝分幅圖像和掃描圖像；最終，分幅掃描相機(jī)的分幅部分獲得試驗(yàn)過程中的分幅圖像數(shù)據(jù)，掃描部分獲得試驗(yàn)過程中的掃描圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)方法，可清晰地獲取到射流高速碰撞靶板瞬態(tài)過程中射流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、碰靶過程和碎片云及沖擊波發(fā)展過程圖像信息，同時(shí)通過掃描圖像能獲得射流速度、碎片云擴(kuò)散速度和沖擊波速度等具體曲線值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬態(tài)過程較全面的描述。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于爆炸與毀傷領(lǐng)域，涉及高速碰撞瞬態(tài)過程，具體涉及一種射流高速碰撞靶板產(chǎn)生碎片云瞬態(tài)過程的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)方法。

背景技術(shù)

金屬彈丸以超過3km/s的速度撞擊薄板時(shí)，會(huì)造成薄板穿孔并自身發(fā)生破碎，在板前后兩側(cè)分別產(chǎn)生反濺碎片云和穿透碎片云。采用二級(jí)輕氣炮，目前已實(shí)現(xiàn)將克級(jí)彈丸加載到10km/s速度。聚能射流主要通過主裝藥起爆后產(chǎn)生爆轟波加載藥型罩，可形成速度更高的高速射流，具有更強(qiáng)的穿靶能力。相較于彈丸高速碰靶產(chǎn)生碎片云，射流高速碰靶的研究相對(duì)較少，目前的研究工作主要集中于。為觀測(cè)碎片云的所進(jìn)行的超高速撞擊實(shí)驗(yàn)中，主要采用閃光X射線攝影技術(shù)，通過X射線對(duì)碎片云的多次照射，獲得碎片云擴(kuò)散的情形。例如，Piekutowski AJ.(Debris clouds generated by hypervelocity impact ofcylindrical projectiles with thin aluminum plates.International Journal ofImpact Engineering,1987,5(1):509-518.)借助閃光X射線照相拍攝了大量的碎片云照片，成為后續(xù)大量理論和模擬研究的基礎(chǔ)。然而，閃光X射線攝影技術(shù)僅能獲取射流某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)位置，難于獲取連續(xù)的射流運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)X光攝影難以獲得瞬態(tài)過程中沖擊波等其他信息。基于相似的物理機(jī)理，射流高速碰撞薄靶同意會(huì)產(chǎn)生碎片云，然而目前開展的實(shí)驗(yàn)尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)射流高速碰靶產(chǎn)生碎片云的拍攝。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種射流高速碰撞靶板產(chǎn)生碎片云瞬態(tài)過程的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)驗(yàn)方法難以對(duì)射流高速碰撞靶板產(chǎn)生碎片云瞬態(tài)過程進(jìn)行全面和準(zhǔn)確的描述的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種射流高速碰撞靶板產(chǎn)生碎片云瞬態(tài)過程的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)方法，該方法將射流高速碰撞靶板系統(tǒng)布置于爆炸場所中，該方法包括以下步驟：

步驟一、布設(shè)同時(shí)分幅掃描相機(jī)系統(tǒng)和激光照明系統(tǒng)，通過調(diào)整反射平面鏡，保證激光光路穿過爆炸防護(hù)窗口進(jìn)入同時(shí)分幅掃描相機(jī)系統(tǒng)視場正中心；

步驟二，布設(shè)射流發(fā)射裝置和靶板，保證靶板水平、射流垂直入射靶板，同時(shí)保證射流碰靶區(qū)域位于同時(shí)分幅掃描相機(jī)系統(tǒng)視場內(nèi)、射流軸線與視場左右對(duì)稱線重合；

步驟三，在主炸藥上安裝觸發(fā)探針，觸發(fā)探針通過觸發(fā)線連接到相機(jī)系統(tǒng)，測(cè)量并記錄觸發(fā)探針到藥型罩下端面的距離H₁和藥型罩下端面到靶板上端面的距離H₂，H₁小于藥型罩高度H₀；

步驟四，在同時(shí)分幅掃描相機(jī)系統(tǒng)視場內(nèi)放置標(biāo)志物，通過對(duì)比標(biāo)志物實(shí)際尺寸和在同時(shí)分幅掃描相機(jī)系統(tǒng)視場內(nèi)的尺寸，確定比例尺，計(jì)算獲得靶板上端面到視場頂部的距離H₃；

步驟五，計(jì)算射流進(jìn)入視場時(shí)刻距離主炸藥爆轟波到達(dá)觸發(fā)探針時(shí)刻的時(shí)間差ΔT，同時(shí)分幅掃描相機(jī)系統(tǒng)的延時(shí)設(shè)置將以ΔT為參考時(shí)間差，計(jì)算公式為：

式中，V_j為射流預(yù)估平均速度；