[发明专利]一种用于模拟水下自由场环境的爆炸实验装置

说明书

本发明公开了一种用于模拟水下自由场环境的爆炸实验装置，包括球形压力容器、内壁喷涂层、操作封头、起爆线接口、压力传感器测试接口、固药杆、固定凹槽、进水口、出水口、安装座、法兰盘、钢化玻璃和底座支架。本发明的有益效果是：以一种球形压力容器为主体，满足能够进行一定药量多次实验；其次装置能够进行加压，模拟一定的深水环境；球形罐设置有观察窗，在实验过程中能够观察到罐内的气泡形态；而且对罐体内部将进行处理，通过喷涂或粘贴多层波阻抗匹配好的材料，吸收或抑制反射冲击波载荷，实现水下自由场环境。

技术领域

本发明涉及一种实验装置，具体为一种用于模拟水下自由场环境的爆炸实验装置，属于模拟深水爆炸实验技术领域。

背景技术

水下爆炸实验一般用于研究水中兵器的毁伤能力，为了能够测试水中兵器的毁伤效果，往往要进行水下爆炸实验。水下爆炸实验一般分为室内实验和室外实验，室外在海上、湖中或水池中均可进行，室外实验不仅成本高而且受其环境制约很难观察到水下气泡的运动历程。因此，通过使用充满水的压力容器模拟水下爆炸实验经济可行，且更易观测到气泡的水下运动历程。然而，目前各种水下爆炸容器受制于其设计，很难满足深水和自由场环境的要求，因此需设计一种能够模拟深水自由场环境的水下爆炸实验装置，以便进一步进行深水爆炸实验研究。

深水自由场爆炸研究对舰艇抗爆及水中兵器毁伤的发展具有重要的意义，当炸药在水中爆炸时，其将演化出冲击波和气泡。冲击波在近场衰减很快且以数倍水声速传播，在中远场以水声速传播呈线性衰减，冲击波的峰值压力高脉宽短，易对舰船结构造成破坏；气泡是炸药爆炸后爆轰产物所形成，受水介质影响气泡将出现脉动行为，气泡脉动会演化出脉动压力，气泡脉动压力波的峰值压力低但持续时间长，其对潜艇等结构的载荷也不容忽略。然而，现有水下爆炸实验的装置不能同时满足深水环境和自由场环境。为了满足自由场往往在较大的湖泊或水池中进行，但这种工况下难以满足数百米的深水环境且观察不到爆炸毁伤过程；当使用压力容器时，冲击波在水中到达容器壁，受水与容器材质(一般为钢)波阻抗影响，将反射出传向气泡的冲击波，反射冲击波直接对气泡作用严重影响了气泡的脉动行为，难以满足自由场环境，大大制约了深水爆炸实验的研究。因此只有在去除反射冲击波的影响后，才能清晰的了解深水爆炸的基本现象。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于模拟水下自由场环境的爆炸实验装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种用于模拟水下自由场环境的爆炸实验装置，包括球形压力容器、内壁喷涂层、操作封头、起爆线接口、压力传感器测试接口、固药杆、固定凹槽、进水口、出水口、安装座、法兰盘、钢化玻璃和底座支架；所述球形压力容器为该爆炸实验装置的主体外壳，且所述球形压力容器的内侧涂有内壁喷涂层，所述操作封头设置在球形压力容器的顶端，且所述操作封头中嵌有起爆线接口和压力传感器测试接口，且所述起爆线接口位于压力传感器测试接口的一侧，所述固药杆设置在球形压力容器内部，且所述固药杆的一端焊接在操作封头的下方，所述固药杆的另一端开有固定凹槽，所述进水口、出水口均开设在球形压力容器的外壁上，且所述进水口位于球形压力容器的上端，所述出水口位于球形压力容器的下端，所述安装座分别设置在球形压力容器的左右两端，所述钢化玻璃卡放在安装座内，且所述法兰盘与安装座进行固定连接，所述底座支架通过焊接与球形压力容器的底部进行连接，且所述底座支架位于该爆炸实验装置的最底部。

优选的，为了达到模拟深水环境的要求，所述球形压力容器为密闭腔体，且球形压力容器内留有一部分空气。

优选的，为了减小或抑制反射冲击波的强度，所述内壁喷涂层为与水波阻抗匹配的由橡胶及复合材料制成的多层波阻抗材料。

优选的，为了便于进行深水爆炸实验研究，提高实验的准确性与可靠性，所述固药杆根据球形压力容器的容器内径设计长短，且固药杆通过底端的固定凹槽将药包固定放置在容器中心处。

优选的，为了满足进出水时又能保证满足爆炸载荷，所述进水口与出水口上均设置有高压封头。