[发明专利]爆炸比冲测量平台

说明书

本发明提供了一种爆炸比冲测量平台，包括顶部固定端，顶部固定端下方通过悬线固定有冲量捕捉器；所述的冲量捕捉器正下方设置有固定在底座上的沙桶，沙桶内埋有定量炸药；冲量捕捉器正前方和正后方分别设置有反射镜和标定板，标定板由支架固定；冲量捕捉器的斜前方设置有高速摄像机，高速摄像机镜头中心与冲量捕捉器上端处于同一高度，并与反射镜以及标定板共同构成的反射光路。本发明提供的平台可测量土壤爆炸的比冲量分布和比冲量大小，开展炸药形状、土壤类型、靶板形状等因素对冲量传递影响的研究工作，揭示各因素对冲量传递影响的显著程度及变化规律，结构设计合理、操作简单、成本低廉，具有较好的通用性。

技术领域

本发明涉及军用车辆防护装甲设计领域，属于冲击动力学方向，具体是一个浅埋高能炸药爆炸比冲分布测量平台。

背景技术

在现代非对称式战争中，地雷，简易爆炸装置(Improvised Explosive Devices，即IED)和路边炸弹，作为一种有效的反机动武器，对装甲车辆乃至无装甲车辆(如后勤运输车)阻滞和破坏发挥重大作用。尤其是对于浅埋高能炸药，其爆炸聚能产生的冲击波和喷射物会对机动车辆的装甲和结构、机动性以及车辆乘员造成毁灭性的打击。即使车体结构能完好无损，在爆炸压力和喷射土壤的共同作用下传递给车辆的动量仍然可能危及到乘员的生命安全。例如，较大的整体加速度会造成大脑以及脊柱的损伤，而下肢伤害则来自于车辆底部变形引发的局部加速度。为应对这类威胁，则必须以防护设计结构所承受冲量载荷的定量分析为切入点，设计浅埋炸药爆炸模拟实验，开展高能炸药爆轰过程和其毁伤机理研究，以便于设计防护效果更好的装甲及结构。

浅埋土壤爆炸实验具有作用时间短、载荷强度超大的特点，同时由于土壤的喷射现象对常规光学测量仪器具有干扰作用，因此，直接测量由爆炸引起的载荷在时间和空间上的分布规律是各国学者研究的热点。Westine等人使用了一种“脉冲活塞”的技术来测量目标平板上各点的受到的冲量，该方法在目标平板上各个不同位置被预先钻了一系列孔，然后将质量小而刚性的塞子插入孔中，通过测量爆炸时每个塞子的速度得到平板上各点受到的冲量。Held等人则设计了一种新的实验平台，通过在靶板上表面沿中心线放置检测钢块，利用高速摄影计算检测钢块的跳起速度以得到比冲量在靶板上的分布。Rigby等人通过17根霍普金森杆和高速摄影装置，测量了平板受到不同爆炸距离的空间冲量分布，测得的压力时程、冲量时程曲线可以用来验证数值仿真计算的有效性。

但是目前大部分关于浅埋炸药爆炸产生冲量的研究多数集中在平面靶板上，且多采用柱状或者饼状炸药进行测试，也未见研究不同炸药形状对曲面靶板冲量传递影响的报道。设计并开发种个可用于曲面靶材冲量分布的平台可有效填补此类研究的空白。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种爆炸比冲测量平台，该平台可测量土壤爆炸的比冲量分布和比冲量大小。同时该平台可以测量不同底面形状结构(如平面、圆锥面、圆弧面、半球面等)所获得的比冲量。利用这个实验平台，可开展炸药形状(圆饼形、圆柱形等)、土壤类型(沙土、砾石、黏土等)、靶板形状等因素对冲量传递影响的研究工作，揭示各因素对冲量传递影响的显著程度及变化规律。

本发明包括顶部固定端，顶部固定端下方通过悬线固定有冲量捕捉器；所述的冲量捕捉器正下方设置有固定在底座上的沙桶，沙桶内埋有定量炸药；冲量捕捉器正前方和正后方分别设置有反射镜和标定板，标定板由支架固定；冲量捕捉器的斜前方设置有高速摄像机，高速摄像机镜头中心与冲量捕捉器处于同一高度，并与反射镜以及标定板共同构成的反射光路。

进一步改进，所述的冲量捕捉器底部为具有较好承载能力的曲面结构，包括圆锥形、圆弧形、半球形。

进一步改进，所述的冲量捕捉器由多个同心圆环和中心圆柱构成，每个同心圆环上表面均设置有挂钩；各个圆环同心以及同心圆环和圆柱之间留有间隙，各个圆环的上表面高度由内向外依次递减，以实现对各个同心圆环和圆柱的观测，避免外部圆环收到爆炸冲击竖直向上抛射时对内环的遮蔽作用，以至于高速摄像机难以捕捉内环的运动特征。