[发明专利]水下极近场电火花气泡壁压载荷测量实验装置

说明书

本发明提供一种水下极近场电火花气泡壁压载荷测量实验装置，测杆置于测杆防护筒内，穿过靶板上的开孔与水箱中的水接触，水下电火花放电针置于靶板附近，放电针针尖与测杆同轴。电火花放电引发水下爆炸气泡，作用在靶板壁面上的爆炸载荷致使测杆中产生应力波。通过置于测杆上的应变片测得杆中应力波的信号，反推得到靶板壁面处的爆炸载荷，达到对水下极近场电火花气泡壁压载荷的测量。通过高速摄像机对水下电火花气泡整个过程进行观测，本发明使用安全，实验效果好，能为水下极近场电火花气泡壁压载荷研究，进而为水下极近场爆炸壁压载荷机理研究提供一种有效的实验方法。

技术领域

本发明涉及一种水下极近场电火花气泡壁压载荷测量实验装置，属于水下爆炸载荷研究实验装置领域。

背景技术

极近场水下爆炸壁压载荷测量历来是水下爆炸，舰艇抗爆、抗冲击领域重要的研究内容之一。随着水中制导技术的飞快发展，水下兵器直接命中率大幅提高，命中散布直径大幅减小，舰艇遭受水下极近场爆炸概率大大增加。为提高舰艇生命力，只有在准确得到水下极近场爆炸壁压载荷，才能够有针对性地开展舰艇结构设计。另一方面，只有在准确得到水下极近场爆炸壁压载荷，才能获取新型水下兵器的威力，从而为兵器威力表征提供基础，为兵器开发指引方向。因此研究水下极近场爆炸壁压载荷机理具有非常重要的现实意义。

目前自由场压力测量技术已经较为成熟，而对于水下极近场爆炸壁压以及气泡射流载荷国内外还没有一种有效的测量方法。目前国内外针对水下爆炸极近场爆炸壁压以及气泡射流载荷测量装置还有诸多缺陷。基于材料的压阻、压电特性的水下爆炸壁压载荷测量装置受到量程小，热稳定性差，耐高温性能差等因素的影响，在使用中受到诸多限制。关于该类壁压测量装置在使用过程中所暴露的易失效、过早失效、记录时间短等报告也常见于公开发表的文献中。

另一方面，火工品的制造和使用受国家严格管控，所以开展以炸药、火药等火工品水下极近场爆炸实验会受到诸多限制，大部分学者并没有机会来开展该类实验，使得水下极近场爆炸壁压载荷测量研究更加困难。

因此，急需开发一种灵敏度高，可重复使用，不以火工品为爆源，能够在普通实验室开展实验的水下爆炸壁压载荷测量实验装置。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种水下极近场电火花气泡壁压载荷测量实验装置，其主要特点是结构简单，制造容易，爆源为非火工品爆源，可在普通实验室开展实验研究。为水下极近场爆炸壁压载荷测量研究，壁压载荷特性研究提供实验装置基础。

本发明的目的是这样实现的：在地面上设置有支架，支架上端安装有安装横梁，安装横梁上设置有两块安装平板，两块安装平板之间安装有防护筒夹具，防护筒夹具内设置有测杆防护筒，测杆防护筒内设置有测杆，测杆防护筒的一端设置有顶盖、另一端为迎爆端且固连有靶板安装底座，靶板安装底座的中心设置有与测杆直径相等的通孔，靶板安装底座的外端面设置有凹槽，且靶板安装底座的外端面固连有带凸沿的靶板，测杆的迎爆端穿过靶板安装底座和靶板且测杆的迎爆端的端面与靶板的迎爆面齐平，在凹槽内还设置有环形杆密封垫，且环形杆密封垫设置测杆与凸沿之间，在测杆防护筒内还设置有止退套筒，止退套筒的端部设置有止退顶盖、止退套筒内设置有止退阻尼垫，所述测杆的另一端伸入至止退套筒中并与止退阻尼垫接触，测杆防护筒的顶盖的中心位置通过螺纹设置有定位丝杆，定位丝杆的一端位于测杆防护筒外部、另一端伸入自航测杆防护筒内并与止退顶盖端面设置有螺纹孔配合，在测杆防护筒外表面还设置有电火花底座，电火花底座包括与测杆防护筒外表面配合的两个半圆环、连接两个半圆环的连接件、设置在半圆环上的安装臂，每个安装臂的下端竖直设置有放电针针柱，每个放电针针柱上设置有放电针，且放电针与放电针针柱垂直，测杆的表面贴有应变片。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.在靶板安装底座与测杆防护筒的连接处设置有防护筒密封圈。

2.在地面上还设置有位于测杆防护筒下方的水箱、设置在水箱一侧的高速摄像机、设置在水箱另一侧的光源，地面上还设置有实验桌，实验桌上设置有控制箱和数据采集系统。