[发明专利]一种深海环境高速侵彻试验装置和方法

说明书

本发明公开了一种深海环境高速侵彻试验装置和方法，其在模拟舱内部限定有包括侵彻区和飞行区的试验空间，并设置有可对侵彻区注水并加压的水压机，以在侵彻区内模拟出超高水压的深海环境。同时在飞行区的前端处前后设置有第一脆性耐静压薄膜和第一自动阀门，当弹体通过第一自动阀门并击穿或者即将击穿第一脆性耐静压薄膜时，第一自动阀门可快速关闭，以将飞行区位于第一自动阀门前后两侧的空间密封隔断，从而能较好地保证侵彻区的密封性以及其内超高水压的稳定性。最终能较好地模拟深海环境中，目标在超高水压和超高速侵彻耦合作用下的破坏过程，以供进行相应破坏机理的研究。

技术领域

本发明涉及深海高速侵彻试验技术领域，特别涉及一种深海环境高速侵彻试验装置和方法。

背景技术

随着国际局势和地区局势的不断发展，我国的海洋权益和海洋安全不断地受到挑战。由于世界军事科技的发展和提升，水下高速武器也在迅猛发展，高速侵彻逐渐成为潜艇和船舶等装备以及水下设施的重要威胁。在此形势下，研究深海环境下的高速、超高速侵彻及作用机理，对提升我国相关水下设施和装备的安全至关重要，对发展我国的水下超高速武器也大有裨益。

目前，对于水下冲击的非爆炸加载相关技术的研究较为成熟，国内外也出现了大量的相关装置。但是，这些装置仅能模拟深海水下附加冲击波作用下，备气、背水等工况下的力学性能，不能实现侵彻这种直接接触碰撞的模拟。另外，国内外也有部分关于高速弹体入水模拟试验的装置和相关试验方法，但基本上都是针对常规大气压下，高速弹体射入水槽等工况，未能有效考虑深海环境下的高水压。因此，现有的相关技术难以满足深海环境下，水下目标在超高水压和超高速侵彻耦合作用下的破坏机理研究。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种深海环境高速侵彻试验装置和方法，旨在模拟深海环境中，目标在超高水压和超高速侵彻耦合作用下的破坏过程。

为实现上述目的，本发明提出一种深海环境高速侵彻试验装置，包括：

模拟舱，所述模拟舱内部限定有试验空间，试验空间包括用于放置靶体的可封闭侵彻区、以及前端与侵彻区通连的飞行区，飞行区的前端设有第一脆性耐静压薄膜，以将侵彻区和飞行区密封分隔；

水压机，用于对侵彻区注水并加压，以模拟超高水压的深海环境；

加速器，所述加速器与飞行区的后端通连，用于驱使弹体沿试验空间超高速飞向靶体；

第一自动阀门，设在飞行区位于第一脆性耐静压薄膜后侧的位置，当弹体通过第一自动阀门并击穿或者即将击穿第一脆性耐静压薄膜时，第一自动阀门快速关闭，以将飞行区位于第一自动阀门前后两侧的空间密封隔断；

测速装置，用于测量弹体即将撞击靶体时的侵彻速度；

高速摄像机，用于记录和重构靶体受到侵彻和破坏的过程；以及

应力应变传感器，所述应力应变传感器设于靶体，用于记录靶体的应力、应变变化情况。

为实现上述目的，本发明还提出一种深海环境高速侵彻试验方法，包括如下步骤：

S1、根据试验要求，通过水压机往侵彻区注满水并加压至所需超高水压；

S2、在确保弹体至靶体的空间可行的情况下，通过加速器驱使弹体沿试验空间飞行，以超高速击穿第一脆性耐静压薄膜后撞击靶体，并通过高速摄像机记录和重构靶体受到侵彻和破坏的过程、通过测速装置测量弹体的侵彻速度、以及通过应力应变感应器记录靶体的应力、应变变化情况。