[发明专利]一种水中爆炸压力测试实验系统及方法

说明书

本发明实施例公开一种水中爆炸压力测试实验系统及方法。涉及爆炸力学测定试验技术领域，操作简单方便，可以适用于对水中爆炸压力的测定。包括：容器、药包、控制器、防护玻璃、两台高速相机、投影仪、计算机、图像分析模块和爆炸压力计算模块；容器及药包用于模拟出水中爆场景，通过投影仪在水面上投射散斑，两台高速相机采集第一水面波动的图像，利用所述散斑计算第一水面中某点的应变，根据所述应变与水的弹性模量计算出相应炸药的K值，并基于计算出的K值再根据所述公式反演计算得出水中不同位置点的爆炸压力随到爆源的距离的变化曲线，根据所述变化曲线确定出水中任一点的爆炸压力。本发明适用于水中爆炸压力测定实验中。

技术领域

本发明涉及爆炸力学测定试验技术领域，尤其涉及一种水中爆炸压力测试 实验系统及方法。

背景技术

随着核电站、水域周边建筑等涉及海洋工程与运输设备产业的发展，水中 爆炸(underwater explosion)产生的冲击压力的测定开始受到相关技术领域人员 的重视及研究。

发明人在实现本发明的过程中发现：现有对水中爆炸压力的测定方案一般 是通过传感器等组成的装置设置于水中进行测定，该种测定方案由于水中布设 工作量较大，相应会增加操作难度。

鉴于此，亟需进行水中爆炸压力测定方案的理论探索及实验研究，以提供 新的适用于水中爆炸压力测定的技术方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种水中爆炸压力测试实验系统 及方法，操作简单方便，可以适用于对水中爆炸压力的测定。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种水中爆炸压力测试实验系统，包括容器、 药包、控制器、防护玻璃、两台高速相机、投影仪、计算机、图像分析系统和 爆炸压力计算系统；

容器，用于盛放液体；

药包，设于所述液体中，用于产生被测爆炸源，使水面产生波动；

控制器，用于控制药包起爆及同步触发高速相机；

防护玻璃，设于容器上方、投影仪下方位置，用于防止容器中水飞溅到高 空；

高速相机，用于图像采集，拍摄容器内盛放的液体表面状态图像；

投影仪，与计算机相连，用于投射计算机生成的散斑到所述容器内盛放的 液体表面；

计算机，与投影仪相连，用于生成、输出散斑，并控制投影仪；所述计算 机与控制器及高速相机分别相连，用于接收控制器的同步触发信号并传递给高 速相机，控制高速相机的触发，并接收及储存高速相机采集的图像；

图像分析模块，装载在计算机上，用于处理分析两两台高速相机采集的图 像，基于所述图像计算确定水面的位移和应变并输出；

爆炸压力计算模块，装载在计算机上，用于基于水的体积弹性模量及确定 的所述应变计算出第一波动水面位置的水面爆炸压力；

根据所述水面爆炸压力确定表征相应药包爆炸能量的无量纲参数K值；

基于所述K值，根据公式计算得到水中不同位置 点的爆炸压力随到爆源的距离的变化曲线；其中，Pm为水中爆炸压力，单位 MPa；R为不同位置点到爆源的距离，单位m；w为炸药量，单位kg；

根据所述变化曲线，确定水中任一位置的爆炸压力。

优选地，所述图像分析模块，具体用于根据数字图像相关技术原理，采用 基于高速相机拍摄的变形前后水面的数字散斑图像，通过追踪水面的散斑图像， 匹配变形前后数字散斑图像中的对应图像子区获得水面各点的位移，以实现变 形过程中水面的三维坐标、位移及应变值的测量和获取。