十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于水下爆炸压力传感器设计技术领域，具体涉及一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置及系统。本发明专利技术充分利用了应力波在一维杆中的透射、反射规律，设计了十字阵列式载荷透射分离装置，将从霍普金森杆测量元件中传播的应力波透射入飞片，飞片携带完整的冲击波载荷造成的应力波脉冲脱离与霍普金森杆测量元件的接触，实现冲击波载荷从霍普金森杆测量元件的分离。本发明专利技术设计了十字阵列式飞片限位回收装置，约束高速运动飞片的垂向和横向位移，保证了飞片的安全回收再利用。本发明专利技术以霍普金森杆作为敏感元件具有巨大的测量量程和敏感元件强度，满足在近场水下爆炸恶劣测量条件下实现水下爆炸冲击波与气泡射流载荷空间分布的准确测量。

Cross array device and system for measuring the spatial distribution of pressure load in underwater explosion

【技术实现步骤摘要】
十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置及系统
本专利技术属于水下爆炸压力传感器设计
，具体涉及一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置及系统。
技术介绍
随着水下兵器制导技术的快速发展，水下兵器在舰船结构附近形成极近场爆炸甚至接触爆炸的可能性越来越大，舰船生命力设计的考量对于水下近场爆炸结构表面载荷预报和测量提出了更高的要求。当前自由场压力载荷测量技术比较成熟、可以实现自由场爆炸压力的精确测量，但是对于近场水下爆炸条件下结构物表面压力载荷空间分布的测量方面，国内外尚未形成成熟可靠的测量方法。对石英晶体、压电陶瓷等敏感材料封装得到的压电或压阻式的壁压传感器具有测量量程小、频响不能满足水下爆炸高频分量采集、敏感元件强度无法承受水下爆炸严厉条件、成本高昂等缺点；薄膜型传感器由于其通过粘贴于结构表面的安装固定方式，通常难以承受水下近场爆炸冲击波极高的压力峰值、爆轰产物冲击和高温条件等恶劣环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供可以承受近场水下爆炸的恶劣测量条件，准确测量水下爆炸冲击波与气泡射流载荷的空间分布的一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：包括防护外筒；所述的防护外筒底部安装有靶板，靶板上安装有靶板盖板，在靶板和靶板盖板上设有同轴的安装孔；所述的防护外筒内部设有十字阵列式霍普金森杆测量元件，防护外筒内环肋上安装有第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板；所述的第二十字开孔定位板位于第一十字开孔定位板上方，且第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板上开设有相同的孔洞；所述的第一十字开孔定位板的每个孔洞上方设有载荷透射分离基座；所述的第二十字开孔定位板的每个孔洞上方设有飞片限位回收基座；所述的十字阵列式霍普金森杆测量元件由排列成十字阵列的一组霍普金森杆测量元件组成；所述的霍普金森杆测量元件底部测量端穿过靶板和靶板盖板上的安装孔并与靶板板面齐平；所述的霍普金森杆测量元件上端穿过第一十字开孔定位板上对应的孔洞进入载荷透射分离基座中；所述的载荷透射分离基座内部设有飞片，飞片底端同轴搭接在霍普金森杆测量元件顶端，且飞片和霍普金森杆测量元件接触面打磨平整光滑并涂以油脂；所述的飞片的顶端穿过载荷透射分离基座，并通过第二十字开孔定位板上对应的孔洞置于飞片限位回收基座内部下端；所述的飞片限位回收基座内部上端设有橡胶阻尼柱，橡胶阻尼柱与飞片同轴。本专利技术还可以包括：所述的载荷透射分离基座和飞片限位回收基座内部均设有滚珠直线轴承；所述的滚珠直线轴承通过滚珠直线轴承定位器以螺纹连接的方式同轴定位在载荷透射分离基座和飞片限位回收基座内部。所述的防护外筒与靶板之间设有外密封圈；所述的靶板盖板与靶板之间设有内密封圈；所述的霍普金森杆测量元件与靶板连接处设有霍普金森杆测量元件密封圈，且霍普金森杆测量元件密封圈夹在靶板和靶板盖板之间。本专利技术的目的还在于提供一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量系统。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：包括十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置、实验水箱、高速摄像机、光源和数据采集设备；所述的实验水箱中设有对水下爆炸爆源；所述的十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置通过支撑框架安装于实验水箱中；所述的光源、水下爆炸爆源和高速摄像机镜头轴线处于同一高度；所述的十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置包括防护外筒；所述的防护外筒底部安装有靶板，靶板上安装有靶板盖板，在靶板和靶板盖板上设有同轴的安装孔；所述的防护外筒内部设有十字阵列式霍普金森杆测量元件，防护外筒内环肋上安装有第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板；所述的第二十字开孔定位板位于第一十字开孔定位板上方，且第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板上开设有相同的孔洞；所述的第一十字开孔定位板的每个孔洞上方设有载荷透射分离基座；所述的第二十字开孔定位板的每个孔洞上方设有飞片限位回收基座；所述的十字阵列式霍普金森杆测量元件由排列成十字阵列的一组霍普金森杆测量元件组成；所述的霍普金森杆测量元件底部测量端穿过靶板和靶板盖板上的安装孔并与靶板板面齐平；所述的霍普金森杆测量元件上端穿过第一十字开孔定位板上对应的孔洞进入载荷透射分离基座中；所述的载荷透射分离基座内部设有飞片，飞片底端同轴搭接在霍普金森杆测量元件顶端，且飞片和霍普金森杆测量元件接触面打磨平整光滑并涂以油脂；所述的飞片的顶端穿过载荷透射分离基座，并通过第二十字开孔定位板上对应的孔洞置于飞片限位回收基座内部下端；所述的飞片限位回收基座内部上端设有橡胶阻尼柱，橡胶阻尼柱与飞片同轴。本专利技术还可以包括：所述的载荷透射分离基座和飞片限位回收基座内部均设有滚珠直线轴承；所述的滚珠直线轴承通过滚珠直线轴承定位器以螺纹连接的方式同轴定位在载荷透射分离基座和飞片限位回收基座内部。所述的防护外筒与靶板之间设有外密封圈；所述的靶板盖板与靶板之间设有内密封圈；所述的霍普金森杆测量元件与靶板连接处设有霍普金森杆测量元件密封圈，且霍普金森杆测量元件密封圈夹在靶板和靶板盖板之间。所述的实验水箱主体框架为钢结构，水箱相对两个面中部为透明树脂板。本专利技术的有益效果在于：本专利技术充分利用了应力波在一维杆中的透射、反射规律，设计了十字阵列式载荷透射分离装置，将从霍普金森杆测量元件中传播的应力波透射入飞片，飞片携带完整的冲击波载荷造成的应力波脉冲脱离与霍普金森杆测量元件的接触，实现冲击波载荷从霍普金森杆测量元件的分离。本专利技术设计了十字阵列式飞片限位回收装置，约束高速运动飞片的垂向和横向位移，保证了飞片的安全回收再利用。本专利技术以霍普金森杆作为敏感元件具有巨大的测量量程和敏感元件强度，满足在近场水下爆炸恶劣测量条件下实现水下爆炸冲击波与气泡射流载荷空间分布的准确测量。附图说明图1(a)为一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置的外部轴测视图。图1(b)为一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置的内部轴测视图。图2为一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置的横剖图。图3为十字阵列式霍普金森杆测量元件的细节放大图。图4为载荷透射分离装置的细节放大图。图5为飞片限位回收装置的细节放大图。图6为一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量系统的总体布置图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。本专利技术涉及一种基于霍普金森杆的十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置1。这种压力载荷连续测量装置主要用于水下近场爆炸产生的球面冲击波压力载荷与气泡射流载荷在结构物表面的空间分布，这种压力载荷测量装置1具有：十字阵列式霍普金森杆载荷测量元件7，用于连续测量水下近场爆炸冲击波与气泡射流载荷在靶板板面的空间分布测量。十字阵列式载荷透射分离装置8，其主要功能为冲击波压力载荷通过霍普金森杆706与飞片806的接触面，完全透射进入飞片806后，飞片806脱离与霍普金森杆706的接触，实现冲击波压力载荷的分离。十字阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置，其特征在于：包括防护外筒；所述的防护外筒底部安装有靶板，靶板上安装有靶板盖板，在靶板和靶板盖板上设有同轴的安装孔；所述的防护外筒内部设有十字阵列式霍普金森杆测量元件，防护外筒内环肋上安装有第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板；所述的第二十字开孔定位板位于第一十字开孔定位板上方，且第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板上开设有相同的孔洞；所述的第一十字开孔定位板的每个孔洞上方设有载荷透射分离基座；所述的第二十字开孔定位板的每个孔洞上方设有飞片限位回收基座；所述的十字阵列式霍普金森杆测量元件由排列成十字阵列的一组霍普金森杆测量元件组成；所述的霍普金森杆测量元件底部测量端穿过靶板和靶板盖板上的安装孔并与靶板板面齐平；所述的霍普金森杆测量元件上端穿过第一十字开孔定位板上对应的孔洞进入载荷透射分离基座中；所述的载荷透射分离基座内部设有飞片，飞片底端同轴搭接在霍普金森杆测量元件顶端，且飞片和霍普金森杆测量元件接触面打磨平整光滑并涂以油脂；所述的飞片的顶端穿过载荷透射分离基座，并通过第二十字开孔定位板上对应的孔洞置于飞片限位回收基座内部下端；所述的飞片限位回收基座内部上端设有橡胶阻尼柱，橡胶阻尼柱与飞片同轴。/n...

【技术特征摘要】
1.一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置，其特征在于：包括防护外筒；所述的防护外筒底部安装有靶板，靶板上安装有靶板盖板，在靶板和靶板盖板上设有同轴的安装孔；所述的防护外筒内部设有十字阵列式霍普金森杆测量元件，防护外筒内环肋上安装有第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板；所述的第二十字开孔定位板位于第一十字开孔定位板上方，且第一十字开孔定位板和第二十字开孔定位板上开设有相同的孔洞；所述的第一十字开孔定位板的每个孔洞上方设有载荷透射分离基座；所述的第二十字开孔定位板的每个孔洞上方设有飞片限位回收基座；所述的十字阵列式霍普金森杆测量元件由排列成十字阵列的一组霍普金森杆测量元件组成；所述的霍普金森杆测量元件底部测量端穿过靶板和靶板盖板上的安装孔并与靶板板面齐平；所述的霍普金森杆测量元件上端穿过第一十字开孔定位板上对应的孔洞进入载荷透射分离基座中；所述的载荷透射分离基座内部设有飞片，飞片底端同轴搭接在霍普金森杆测量元件顶端，且飞片和霍普金森杆测量元件接触面打磨平整光滑并涂以油脂；所述的飞片的顶端穿过载荷透射分离基座，并通过第二十字开孔定位板上对应的孔洞置于飞片限位回收基座内部下端；所述的飞片限位回收基座内部上端设有橡胶阻尼柱，橡胶阻尼柱与飞片同轴。


2.根据权利要求1所述的一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置，其特征在于：所述的载荷透射分离基座和飞片限位回收基座内部均设有滚珠直线轴承；所述的滚珠直线轴承通过滚珠直线轴承定位器以螺纹连接的方式同轴定位在载荷透射分离基座和飞片限位回收基座内部。


3.根据权利要求1或2所述的一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置，其特征在于：所述的防护外筒与靶板之间设有外密封圈；所述的靶板盖板与靶板之间设有内密封圈；所述的霍普金森杆测量元件与靶板连接处设有霍普金森杆测量元件密封圈，且霍普金森杆测量元件密封圈夹在靶板和靶板盖板之间。


4.一种十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量系统，其特征在于：包括十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置、实验水箱、高速摄像机、光源和数据采集设备；所述的实验水箱中设有对水下爆炸爆源；所述的十字阵列式水下爆炸压力载荷空间分布测量装置通过支撑框架安装于实验水箱中；所述的光源、水下爆炸爆源和高速摄像机镜头轴线处于...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚熊亮，苏标，陈莹玉，李光亮，甘宁，马春龙，廖华隆，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23