[发明专利]一种削弱水下爆炸壁面反射波的结构

说明书

本发明公开一种削弱水下爆炸壁面反射波的结构，包括四棱锥吸波体与底板。四棱锥吸波体的表面带有多个孔隙；多个四棱锥吸波体位于底板的内表面，并在内表面形成规则的吸波阵列。当冲击波到达该壁面结构时，一部分在吸波孔隙中多次反射，一部分在削波单元形成的“V”型腔体内多次反射。采用本发明的壁面结构使得反射回的冲击波在反射与传播过程中不断衰减，最终有效削弱壁面反射波的大小，减小反射波对水下爆炸载荷后效的影响。本发明可应用于削弱水下爆炸时的壁面反射波，并用于模拟炸药在无限介质水域爆炸的实验，同时也为有限介质水域实验中获得距离爆源更远的冲击波载荷曲线提供了便利条件。

技术领域

本发明属于兵器科学与技术领域，为一种削弱水下爆炸壁面反射波的结构。

背景技术

随着各国海上军事力量的发展，船体在水下爆炸载荷作用下的响应和毁伤是涉及舰船安全性的重要问题之一。对该类型的问题进行研究时，常常需要对船舶或其中的某个重要结构进行模型简化，并在试验水池中进行小型爆炸模拟实验，最终得到爆炸后的载荷特性、简化模型的结构响应与毁伤模式等。但受试验条件中水池尺寸的限制，做水下爆炸的缩比模型试验时，常常受到水池壁面反射的反射波对载荷特性、简化模型的结构响应的影响，导致试验结果出现与预期相悖的结论。

现阶段国内外学者对减小边界反射效应做出了大量工作，大体分为气泡帷幕法、空气隔层法以及采用吸波材料法。气泡帷幕法的原理是指采用位于水底的喷气式管道在爆炸冲击波到达壁面前，在水域中形成气液两相，使得冲击波的一部分能量在压缩气泡帷幕的过程中消失，从而减小反射波能量，达到减小边界效应的目的。ADOLPH在ORTARIO水电站的爆破施工中，采用该方法取得了良好的效果；伍俊等利用自制水池与气泡帷幕技术，成功验证了该方法的可行性^[3]；张志波等通过在三峡大坝边设立用无缝钢管制作的帷幕花管，成功利用气泡帷幕减小冲击波压力。空气隔层法原理是利用了空气波阻抗远小于水的波阻抗，冲击波到达气液交界面时向水中反射稀疏波，向空气中透射压缩波，从而减小反射波能量，达到减小边界效应的目的。贾虎等通过安置成捆的空气塑料管在水池边界上，成功验证了空气隔层对水下爆炸后冲击波能量的衰减作用。在有限水域壁面上采用良好的吸波材料时减少边界效应的有效方法，其中应用最广泛的就是泡沫铝与橡胶材料。

发明内容

本发明目的在于提供一种削弱水下爆炸壁面反射波的结构，具体为一种可以削弱炸药在水下爆炸后，水池、水箱等刚性壁面反射回来的冲击波对爆炸载荷后效影响的结构。

实现本发明目的提供技术方案如下：

一种削弱水下爆炸壁面反射波的结构，通过改变壁面的外形结构，有效降低壁面反射波对实验结果的影响。

为削弱水下爆炸的壁面反射波，在壁面上安装多孔棱锥削波体阵列或者安装浇铸的多孔削波板。当水下爆炸的冲击波作用在该发明结构界面时，一部分冲击波在削波阵列与支撑板构成的反射腔体内进行多次透射、反射，另一部分冲击波在削弱体表面的孔隙中多次反射，使得大量反射波能量在腔体内迅速消耗，最终反射波压力迅速减弱，有效降低壁面效应对实验结果的影响.

削弱水下爆炸壁面反射波的结构，包括底板和削波结构，所述的削波结构的外表面为底板的下表面，内表面由削波体与底板的上表面共同组成，削波体与底板固定连接为不可分离的整体，削波体的表面带有多个孔隙。

进一步的，所述的结构整体采用不易变形、抗冲击性能和抗腐蚀性较好的高强度材料，例如304不锈钢、40#铬等。

进一步的，削波结构为削波阵列，由多个削波体紧密阵列组成，在排列时相邻削波体之间不能留有空隙。

进一步的，削波体采用四棱锥结构，其锥高与底边的比值范围在1:1-3:1。

进一步的，孔隙的下表面为球面，孔隙纵向垂直于底板。

进一步的，孔隙的直径与底边的比值范围在1:25-1:4；孔隙的深度与底边的比值范围在1:20-9:40。