一种可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱及试验装置

摘要

本发明涉及水下爆炸试验与测试装置技术领域，具体涉及可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱，包括本体，本体为八棱柱结构，本体具有容纳腔；液压结构，位于容纳腔内，且液压结构的一端与本体的内壁连接，液压结构另一端上设有多个试验模型；加强结构，设于本体的外壁上；观察窗，设于本体上。将本体设置为八棱柱结构，不仅可以将水箱壁面在爆炸过程中起到作为模型边界使用的作用，而且能够增加爆炸空间，提高临界装药量。通过在本体内设置液压结构，并在液压结构上设置试验模型。进行水下近场接触爆炸试验时，调节试验模型的放置位置和试验模型与爆源的距离，从而得到不同试验数据。

说明书

技术领域

本发明涉及水下爆炸试验与测试装置技术领域，具体涉及一种可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱及试验装置。

背景技术

舰船、潜艇等水中目标在遭遇鱼雷、水雷等水中兵器攻击时，会对结构造成强冲击大变形，甚至威胁着舰艇的生命力。随着海军武器装备的更新发展，水下精准打击武器逐渐登上海战舞台，因此，舰艇遭遇近场接触水下爆炸的毁伤概率越来越大，相关的冲击载荷及结构响应机理问题十分复杂，舰船的抗爆抗冲击性能研究也逐渐被各个国家所重视。

为研究接触爆炸对舰船造成的毁伤效果，研究人员在爆炸水箱中对板壳结构、板架结构进行近场水下接触爆炸试验。由于近场接触爆炸的冲击波、气泡脉动和射流等载荷峰值极高，对结构的冲击产生冲塞破坏和花瓣开裂等。在试验研究中试验模型的边界条件模拟、冲击载荷模拟以及结构的耦合响应模拟等均是研究的难点。因此有必要设计一种可用于水下近场接触爆炸试验且可以同时加载多个试验模型的爆炸水箱。

发明内容

本发明为了解决上述背景技术中提到的试验模型边界条件模拟、冲击载荷模拟以及结构的耦合响应模拟问题，提供了一种可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱。

提供了一种可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱，包括本体，所述本体为八棱柱结构，所述本体具有容纳腔；液压结构，位于所述容纳腔内，且所述液压结构的一端与所述本体的内壁连接，所述液压结构另一端上设有多个试验模型；加强结构，交错设于所述本体的外壁上；观察窗，设于所述本体的其中两个相邻的爆炸水箱外壁上。

进一步，所述本体包括：爆炸水箱壁，具有八个，且首尾相连，所述观察窗设于两个所述爆炸水箱壁上；爆炸水箱顶盖，设于所述爆炸水箱壁顶部；爆炸水箱底座，固定设于所述爆炸水箱壁底部。

进一步，所述液压结构包括：液压杆底座，所述液压杆底座设于其余所述爆炸水箱壁上；液压杆，设于所述液压杆底座上，且所述液压杆朝向所述本体的中心设置，所述试验模型与所述液压杆固定连接。

进一步，所述液压杆底座具有多个，均匀且对称布置在所述爆炸水箱壁上。

进一步，所述加强结构包括：纵向加强筋和横向加强筋，其中纵向加强筋，沿所述爆炸水箱壁的外壁面竖直方向间隔布置；横向加强筋，沿所述爆炸水箱壁的水平方向间隔设置，所述纵向加强筋和横向加强筋交接点通过焊接方式固定。

进一步，所述横向加强筋包括：面板和腹板，所述面板垂直于所述腹板；凹槽，沿所述腹板的长度方向间隔设有多个，所述凹槽的深度等于所述纵向加强筋的高度。

进一步，所述腹板的端部与所述面板呈夹角设置。

进一步，所述夹角为68°。

本发明还提供了一种试验装置，包括所述的可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱；还包括爆源，设于所述本体内，所述爆源上设有雷管，所述爆源与所述雷管位于所述本体的中心；连接管，一端与所述雷管连接，另一端伸出本体与起爆线缆连接。

进一步，还包括在爆炸水箱外侧布置的高速摄像机，所述高速摄像机与所述观察窗的位置相对应。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱，包括本体，所述本体为八棱柱结构，所述本体具有容纳腔；液压结构，位于所述容纳腔内，且所述液压结构的一端与所述本体的内壁连接，所述液压结构另一端上设有多个试验模型；加强结构，交错设于所述本体的外壁上；观察窗，设于所述本体的其中两个相邻的爆炸水箱外壁上。将本体设置为八棱柱结构，不仅可以将水箱壁面在爆炸过程中起到作为模型边界使用的作用，而且能够增加爆炸空间，提高临界装药量。通过在本体内设置液压结构，并在液压结构上设置试验模型。进行水下近场接触爆炸试验时，调节试验模型的放置位置和试验模型与爆源的距离，从而得到不同试验数据。同时，通过在本体的外壁上设置加强结构，进一步的加强了本体的强度，防止了本体的在进行水下近场接触爆炸试验时的损伤，还可以通过观察窗观测整个水下近场接触爆炸试验的全过程。

2.本发明提供的可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱，所述横向加强筋包括：面板和腹板，所述面板垂直于所述腹板；凹槽，沿所述腹板的长度方向根据纵向加强筋的数量和间距进行布置开槽，所述凹槽的深度等于所述纵向加强筋的高度。从而便于腹板插入纵向加强筋上，同时，所述凹槽的深度等于所述纵向加强筋的高度，便于腹板与纵向加强筋完全接触，从而焊接成一体件。

附图说明

图1为本发明提供的可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1的俯视图；

图4为爆炸水箱壁的剖视图；

图5为加强结构的结构示意图。

附图标记说明：

1-爆炸水箱壁；2-液压杆；3-试验模型；4-液压杆底座；5-连接管；6-雷管；7-爆源；8-观察窗；9-纵向加强筋；10-横向加强筋；11-爆炸水箱顶盖；12-爆炸水箱底座；13-高速摄像机；14-起爆线缆15-面板；16-腹板；17-凹槽；18-本体；19-容纳腔。

具体实施方式

请参阅图1至图5所示，本发明提供了一种可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱，包括本体18，所述本体18为八棱柱结构，所述本体18具有容纳腔19；液压结构，位于所述容纳腔19内，且所述液压结构的一端与所述本体18的内壁连接，所述液压结构另一端上设有至少两个试验模型3；观察窗8，设于所述本体18上；加强结构，交错布置于所述本体18的外壁上。

将本体18设置为八棱柱结构，不仅可以将水箱壁面在爆炸过程中起到作为模型边界使用的作用，而且能够增加爆炸空间，提高临界装药量。通过在本体18内设置液压结构，并在液压结构上设置多个试验模型3。进行水下近场接触爆炸试验时，调节试验模型3的放置位置和试验模型3与爆源7的距离，从而得到不同试验数据。其中，试验模型3的个数可以根据实际情况自行设定，进而研究了多个结构在爆炸冲击作用下的力学性能和损伤效果。同时，通过在本体18的外壁上设置加强结构，进一步的加强了本体18的强度，防止了本体18的在进行水下近场接触爆炸试验时的损伤，还可以通过观察窗8检测整个水下近场接触爆炸试验的全过程。

在一些可选的实施例中，所述本体18包括爆炸水箱壁1和爆炸水箱顶盖11、以及爆炸水箱底座12；其中，爆炸水箱壁1具有八个，且八个爆炸水箱壁1首尾相连，通过焊接连接成一体件，对爆炸水箱壁1内表面的焊缝填涂防水胶，保证密封。所述观察窗8设于两个所述爆炸水箱壁1上，从而利用观察窗8检测整个水下近场接触爆炸试验的全过程。

在本实施例中，观察窗8设于相邻的两个爆炸水箱壁1上。观察窗8的形状采用带圆倒角的长方形，并且采用相同形状、相同大小的亚克力板进行填充，并用防水胶将连接处封住，保证不漏水。

爆炸水箱顶盖11设于所述爆炸水箱壁1顶部，并且爆炸水箱顶盖11的投影为八边型，便于与八个爆炸水箱壁1活动连接；即在安装试验模型3和爆源7时将爆炸水箱盖打开，在进行水下近场接触爆炸试验时，将爆炸水箱盖盖上。

爆炸水箱底座12固定设于所述爆炸水箱壁1底部，爆炸水箱底座12的投影也为八边型，便于与八个爆炸水箱壁1焊接呈一体件。

在一些可选的实施例中，所述液压结构包括液压杆底座4和液压杆2；其中，所述液压杆底座4设于其余所述爆炸水箱壁1上，即液压杆底座4设于其余六个爆炸水箱壁1的内侧。其中，所述液压杆底座4具有多个，均匀且对称布置在所述爆炸水箱壁1上。当然，液压杆底座4也可以不均匀，不对称的布置在爆炸水箱壁1上，具体可以根据实际情况自行设定。

液压杆底座4为不锈钢材料，也需用防水涂料涂装。

也可以将液压杆底座4设于其余五个爆炸水箱壁1的内侧，剩余一个爆炸水箱壁1仅需要对外壁面焊接加强筋，内壁面不做处理。

液压杆2设于所述液压杆底座4上，每个液压杆底座4上具有四个，均匀且对称的布置在爆炸水箱壁1的内侧，从而便于在需要的爆炸水箱壁1上安装液压杆2，并且所述液压杆2朝向所述本体18的中心设置，使得液压杆2和设置在液压杆2上的所述试验模型3靠近爆源7，从而增加了水下近场接触爆炸试验的准确性。

在本实施例中，试验模型3可以为板架结构，也可以为舱段模型。

在一些可选的实施例中，由纵向加强筋9和横向加强筋10交错排列组成加强结构网；其中，纵向加强筋9沿所述爆炸水箱壁1的外壁面竖直方向间隔设置，具体在爆炸水箱壁1上设有多少个纵向加强筋9，需要根据实际爆炸水箱壁1的长度和相邻两个纵向加强筋9之间的距离设置，在此不做具体限定。

横向加强筋10沿所述爆炸水箱壁1的水平方向间隔设置，所述横向加强筋10与横纵向加强筋9的交接点通过焊接方式固定，纵向加强筋9和横向加强筋10在爆炸水箱壁1外壁面上形成横竖交错的加强筋结构网，提升了本体18的的抗爆抗压能力，防止了本体18的在进行水下近场接触爆炸试验时的损伤。

在制作加强筋结构时，首先将爆炸水箱壁1铺在地上，并用粉笔等记号笔勾勒出横向加强筋10和纵向加强筋9位置线，横纵向加强筋9的布置数量和距离根据爆炸水箱壁1大小确定。然后将纵向加强筋9沿着画好的纵向位置线，焊接到爆炸水箱壁1上。

在一些可选的实施例中，所述横向加强筋10包括面板15和腹板16，所述面板15垂直于所述面板设置，即横向加强筋10为T型钢；并沿所述腹板16的长度方向间隔设有多个凹槽17，从而便于腹板16插入纵向加强筋9上，同时，所述凹槽17的深度等于所述纵向加强筋9的高度，便于腹板16与纵向加强筋9完全接触，从而焊接成一体件。

在一些可选的实施例中，所述腹板16的端部与所述面板15呈夹角设置；具体地，所述夹角为68°。将刻好槽的横向加强筋10沿着横向位置线放置，焊接横向加强筋10与爆炸水箱壁1面接触线及横纵向加强筋9交接处。

在爆炸水箱壁1画出观察窗8的形状，并沿着爆炸水箱壁1画出的形状打通，同时将横向加强筋和纵向加强筋9一起打通。

本发明还提供了一种试验装置，包括所述的可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱；还包括爆源7和连接管5；爆源7设于所述本体18内，所述爆源7上设有雷管6，所述爆源7与所述雷管6位于所述本体18的中心；即连接管5的一端与所述雷管6连接，连接管5从爆炸水箱顶盖11顶端几何中心处穿过，并与爆炸水箱顶盖11焊为一体加以固定，连接管5的另一端伸出本体18与起爆线缆14连接，同时，起爆线缆14与起爆器(图中未示出)连接。

待爆炸水箱中试验模型3的状态调整好以后，注水填充，将带有连接管5、雷管6、炸药的爆炸水箱顶盖11采用吊装的方式进行装配，保证爆炸水箱顶盖11与爆炸水箱壁1的完全贴合。

在需要进行水下近场接触爆炸试验时，只需要按动起爆器即可进行爆炸试验。利用设于所述观察窗8的位置相对应高速摄像机13记录和试验现象的捕捉。