[发明专利]一种动爆场地表掠过压测量装置及威力场构建方法

说明书

本发明公开了一种动爆场地表掠过压测量装置，包括基座和沿基座表面依次排布的膜片，沿基座表面依次排布有M个膜片(M≥2)，膜片通过二阶通孔贴附设置于基座上，并与基座表面保持平齐。膜片通过二阶通孔贴附设置于基座上，并与基座表面保持平齐。本发明还公开了一种动爆场地表掠过压测量装置的标定方法和一种利用动爆场地表掠过压测量装置的动爆威力场构建方法。本发明的装置结构简单，质量轻、体积小，加工及运输成本低，可用于大范围内大量布设；标定方法，能够有效获取压力峰值与膜片变形的关系；动爆威力场构建方法，可获取动爆冲击波压力的空间分布特征，进一步通过数学插值获取弹药动爆下不同特征压力值对应的等压线簇。

技术领域

本发明属毁伤评估技术领域，主要涉及一种冲击波测量装置及威力场构建方法，特别是一种适用于动爆场的地表掠过压测量装置及动爆条件下的威力场构建方法。

背景技术

弹药动爆条件下，炸点具有随机性，若采用电测法测量，一方面传感器及测试线缆损坏率较高，且测量可靠性差；另外，在野外靶场环境，受到地形、环境等因素的限制，电测法的实施难度大；除此以外，为了尽可能测量到动爆条件下弹药的爆炸冲击波压力，需要在较大范围内布设大量冲击波压力传感器，从而导致测试成本过高。因此，要将电测法应用于动爆场景测量冲击波压力有很大的缺陷与不足。

压力效应靶是一种基于金属膜片机械变形量来表征、测量冲击波压力峰值的工具。根据结构毁伤P-I准则，当膜片的一阶固有振动周期小于冲击波正压脉宽的1/10时，可近似认为膜片的变形只与冲击波压力峰值相关，那么就可以通过理论分析及试验建立冲击波压力峰值和膜片残余变形量的量效关系。在实际使用时，只需将效应靶布设于预定的测点位置，试验后通过工具测量效应靶的变形量，就可以获取该测点的冲击波压力峰值。大量试验结果表明，采用效应靶测量弹药爆炸后中、远场的压力峰值有较好的准确性及重复性。

与常用的压力传感器电测方法相比，效应靶虽然无法获取完整的冲击波压力时域波形，但有以下优点：

①操作效率高。在使用时测试人员仅需将靶体固定安装在测点位置即可，无需搭建复杂电测系统，极大缩短测点布设时间。

②测试成本低。目前效应靶靶体加工成本低，每使用一次仅需更换压力敏感膜片即可重复使用。

③适用范围广。能够适应多种复杂地形、气候条件。

基于上述优点，效应靶作为压力电测法的有益补充，在一些压力电测法难以有效发挥作用的场合中，效应靶能起到不可替代的作用。如：

①密集空投试验爆炸冲击波测量。军事演训中弹药常通过搭载武器系统投放，落点随机性较大且投弹次数较为密集。为了获取弹药冲击波压力，需要在弹药预期落点附近布设大量压力测点。若采用压力电测法，一方面会面临测点通道数超负荷且测试成本过高的问题；另外在每波次投弹结束后都需要较长时间更换传感器，调试测试系统，这在军事演训活动中几乎难以实施。而由于效应靶成本较低，能够大量阵列式布设，且检靶换靶效率高，能够满足这种使用工况。

②恶劣条件下爆炸冲击波测量。在一些人员、物资、电力等保障条件不成熟的靶场中，或地形地貌复杂的环境中，有可能不具备电测条件。效应靶无需电源、引线和数采系统，能够用于山地、高原、戈壁以及极端低温环境。

压力效应靶目前已经被大量用于测量弹药静、动爆条件下的冲击波压力，如发明专利“测量可移动靶标冲击波压力峰值的效应靶结构及测试方法”、“一种适用于动爆场靶标冲击波压力测量的效应靶装置”、“一种适用于动爆场冲击波压力测量的模块化的效应靶装置”等所述的效应靶。

然而目前的效应靶装置仍存在一些不足和缺陷为：

①效应靶感压膜片通过压板固定于基座上，感压膜片凹陷，且与靶面不平齐，从而仅适用于测量斜入射压或正入射压，测量掠过压时，冲击波从靶体表面传播至膜片上时，会受到凹陷下坡度的影响而导致冲击波压力测量不准；