一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置

技术领域

本发明涉及水下试验装置技术领域，具体涉及一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置。

背景技术

在水下爆炸中，冲击波、气泡脉动和射流、高速破片等都是造成舰艇结构毁伤的主要载荷因素，但这些载荷在时间、空间以及强度上却各不相同。对于近场水下接触爆炸，不仅涉及强间断冲击波、大尺度气泡脉动和极速的水射流，还存在散布的高速破片。水下接触爆炸高速破片主要来自于武器外壳及破损船体的外部结构等。这些高速破片呈现时空分布特征，具有很强的随机性，对舰船结构侵彻冲击，造成舰体结构毁伤。关于高速破片分布、载荷形成以及对近场结构的毁伤问题一直是学界的研究难题。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题为接触爆炸产生破片载荷的问题，从而提供一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置。

本发明提供了一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置，包括爆炸水箱；预制圆筒，设于所述爆炸水箱内，所述预制圆筒内设有爆破件和包裹所述爆破件的填充物，且在所述预制圆筒外壁上设有刻痕；起爆机构，与所述爆破件连接；三角支架，所述三角支架设于所述爆炸水箱内，所述三角支架用于支撑预制圆筒。

进一步，所述预制圆筒包括：上支撑圆筒和下支撑圆筒；破片发生圆筒，设于所述上支撑圆筒和下支撑圆筒之间，所述爆破件设于所述破片发生圆筒内，且所述爆破件与所述上支撑圆筒和下支撑圆筒、以及破片发生圆筒同轴设置。

进一步，所述爆破件为圆柱形炸药。

进一步，所述刻痕设于所述破片发生圆筒的外周壁上。

进一步，所述刻痕在破片发生圆筒的外壁上形成多个破片预制形状，所述破片的形状为菱形、矩形、三角形中的任意一种。

进一步，所述起爆机构包括：雷管，设于所述破片发生圆筒内，且与所述爆破件连接；中空支撑圆管，所述中空支撑圆管的一端贯穿所述上支撑圆筒，并与所述雷管连接，另一端与起爆器连接。

进一步，所述中空支撑圆管与所述起爆器通过起爆线缆连接。

进一步，还包括连接件，所述连接件的一端与所述爆炸水箱的顶部连接，另一端与所述预制圆筒的上表面连接。

进一步，所述连接件为链条。

进一步，所述填充物为聚氨酯填充材料制成。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置，包括爆炸水箱；预制圆筒，设于所述爆炸水箱内，所述预制圆筒内设有爆破件和包裹所述爆破件的填充物，且在所述预制圆筒外壁上设有刻痕；起爆机构，与所述爆破件连接；三角支架，所述三角支架设于所述爆炸水箱内，所述三角支架用于支撑预制圆筒。

通过在爆破水箱内设置预制圆筒，并且在预制圆筒内设置爆破件和填充物，可以利用填充物对爆破件进行包裹，从而保证在起爆机构对爆破件进行爆破时，预制圆筒在爆炸和填充物缓冲作用的共同驱动下破碎生成具有预制形状的破片，满足模拟出高速破片载荷形成的要求。并且该模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置的结构简单，容易制作。预制圆筒的整体结构放置在三角支架上，并将下支撑圆筒底端与三角支架进行固定，保证预制圆筒的在爆炸水箱内的稳定性。

2.本发明提供的一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置，所述预制圆筒包括：上支撑圆筒和下支撑圆筒；破片发生圆筒，设于所述上支撑圆筒和下支撑圆筒之间，所述爆破件设于所述破片发生圆筒内，且所述爆破件与所述上支撑圆筒和下支撑圆筒、以及破片发生圆筒同轴设置；从而保证了爆破件与所述上支撑圆筒和下支撑圆筒、以及破片发生圆筒的同轴度，增加了爆破的准确性。

3.本发明提供的一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置，所述连接件为链条；链条设置在上支撑圆筒的上表面，上支撑圆筒通过链条与爆炸水箱的顶端固定连接，通过收紧链条，保证了上支撑圆筒与爆炸水箱的稳定连接，防止上支撑圆筒的晃动，进而防止预制圆筒在爆炸水箱内的晃动。

附图说明

图1为本发明提供的模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置结构示意图；

图2为预制圆筒的结构示意图；

图3为预制圆筒的侧视图。

附图标记说明：

1-爆炸水箱；2-中空支撑圆管；3-上支撑圆筒；4-破片发生圆筒； 5-下支撑圆筒；6-三角支架；7-连接件；8-起爆器；9-起爆线缆；10- 雷管；11-爆破件；12-填充物；13-预制圆筒。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，本发明提供了一种模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置，包括爆炸水箱1；预制圆筒13，设于所述爆炸水箱1内，所述预制圆筒13内设有爆破件11和包裹所述爆破件11 的填充物12，且在所述预制圆筒13外壁上设有刻痕；起爆机构，与所述爆破件11连接；三角支架6，所述三角支架6设于所述爆炸水箱 1内，所述三角支架6用于支撑预制圆筒13。

通过在爆破水箱1内设置预制圆筒13，并且在预制圆筒13内设置爆破件11和填充物12，可以利用填充物12对爆破件11进行包裹，从而保护在起爆机构对爆破件11进行爆破时，预制圆筒13在爆炸和填充物12缓冲作用的共同驱动下破碎生成具有预制形状的破片，满足模拟出高速破片载荷形成的要求。并且该模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置的结构简单，容易制作。预制圆筒13的整体结构放置在三角支架6上，并将下支撑圆筒5底端与三角支架6进行固定，保证预制圆筒13的在爆炸水箱1内的稳定性。

在一些可选的实施例中，所述预制圆筒13包括上支撑圆筒3和下支撑圆筒5、以及破片发生圆筒4；其中，破片发生圆筒4设于所述上支撑圆筒3和下支撑圆筒5之间，所述爆破件11设于所述破片发生圆筒4内，起爆机构对爆破件11进行爆破时，破片发生圆筒4在爆炸和填充物12缓冲作用的共同驱动下破碎生成破片，满足模拟出高速破片载荷形成的要求。在本实施例中，所述爆破件11与所述上支撑圆筒3和下支撑圆筒5、以及破片发生圆筒4同轴设置，从而保证了爆破件11与所述上支撑圆筒3和下支撑圆筒5、以及破片发生圆筒4的同轴度，增加了爆破的准确性。

在一些可选的实施例中，所述刻痕设于所述破片发生圆筒4的外周壁上。具体地所述刻痕在破片发生圆筒4的外壁上形成多个破片预制形状，其中，破片为破片发生圆筒4爆炸之后形成的碎片。所述破片预制形状为菱形、矩形、三角形中的任意一种。在本实施例中，采用菱形破片形状。破片发生圆筒4的壁厚、刻痕的形状根据所需破片的形状、质量等因素选择该刻痕的设置，使得在起爆机构对爆破件11 进行爆破时，破片发生圆筒4爆破成破片的形状。

在一些可选的实施例中，所述起爆机构包括雷管10和中空支撑圆管2、以及起爆器8；其中，雷管10设于所述破片发生圆筒4内，且与所述爆破件11连接；所述中空支撑圆管2的一端贯穿所述上支撑圆筒3，并与所述雷管10连接，另一端与起爆器8连接，从而通过启动起爆器8，使得与起爆器8连接的中空支撑圆管2、雷管10、以及爆破件11对破片发生圆筒4进行爆破，从而在爆炸水箱1内破碎生成破片，满足模拟出高速破片载荷形成的要求。

其中，所述爆破件11为圆柱形炸药，并在与中空支撑圆管2连接端采用破片发生圆筒4上表面起爆的方式起爆。爆破件11和雷管10、预制圆筒13为同心圆柱，且位于破片发生圆筒4高度方向的中心布置，保证了爆破件11与所述上支撑圆筒3和下支撑圆筒5、以及破片发生圆筒4的同轴度，增加了爆破的准确性。

在另一些可选的实施例中，爆破件11还可以为球形炸药。具体的可以参照实际情况进行选择。

在本实施例中，所述填充物12为聚氨酯填充材料制成。将采用填充物12提前做好的模型装配在中空支撑圆管2、雷管10和圆柱形炸药外侧，并扣紧固定，该填充物12的最大圆周与破片发生圆筒4内壁的圆周相同，从而保证无缝填充，再利用破片发生圆筒4将填充物 12提前做好的模型套住，然后将破片发生圆筒4与上支撑圆筒3进行固定。装配好的破片发生圆筒4和上支撑圆筒3，再与下支撑圆筒5 装配，同时，保证结构连接处不会出现松动，漏水等问题，预制圆筒 13装配完成。待预制圆筒13安装完毕后，保证爆炸水箱1中的水位高于预制圆筒13的上表面，并根据实际水压需要调整水位高度，人员撤离，准备爆炸试验。

在本实施例中，所述中空支撑圆管2与所述起爆器8通过起爆线缆9连接，从而通过起爆线缆9连接中空支撑圆管2与起爆器8，保证了中空支撑圆管2与起爆器8的准确连接，进而保证了实验的准确性。在使用时，需要检验试验器材的灵敏性和可行性。

在一些可选的实施例中，模拟水下接触爆炸高速破片载荷的实验装置还包括连接件7，所述连接件7的一端与所述爆炸水箱1的顶部连接，另一端与所述预制圆筒13的上表面连接；具体地，所述连接件7为链条。即链条设置在上支撑圆筒3的上表面，上支撑圆筒3通过链条与爆炸水箱1的顶端固定连接，通过收紧链条，保证了上支撑圆筒3与爆炸水箱1的稳定连接，防止上支撑圆筒3的晃动，进而防止预制圆筒13在爆炸水箱1内的晃动。