雷管水下爆炸冲击波能和气泡能测试的研究

本文以实验室内的小水池,对雷管水下爆炸冲击波能和气泡能等参数的测量技术进行了实验研究。探索了冲击波反射和测点距离的影响,建立了瞬态波形记录仪为中心的微机辅助测量和计算的测试方法,并提供了一种评价雷管起爆能量的新途径。     

水下爆炸冲击波能的数值计算

在进行炸药配方设计时,冲击波能的计算是非常重要的.理想炸药水下爆炸的冲击波能流密度符合爆炸相似率.提出了方程中系数ζ和γ的计算公式,参数ζ和γ可以通过炸药的爆热、爆压和密度等近似计算.根据文献值拟合冲击波能随铝氧比的变化公式,可用来计算非理想炸药的冲击波能.计算结果与试验数据吻合较好.     

水下爆炸冲击波测试系统的设计与实现

本文从水下冲击波的特征出发,介绍了水下爆炸冲击波的经典理论方程.分析了水下爆炸冲击波测试系统的测试原理,给出了系统可靠性设计方案.然后从逻辑分析角度给出了本测试系统的技术特点,最后通过野外水下爆炸试验,得到了冲击波的压力一时间曲线并进行了数据处理与分析.     

水下爆炸作用下船体结构应变信号修正方法

提出了用小波变换对水下爆炸作用下船体结构应变信号进行畸变和漂移修正的方法,采用db8小波函数对原始信号,进行6层分解,对分解出的细节信号进行重构并对原始信号和修正信号进行功率谱分析,与传统的多项式最小二乘法和滑动平均法进行修正的结果进行了对比分析,分析结果表明:采用小波变换方法能够准确地分离出代表信号趋势的低频成分,对...     

不同长径比柱形装药水下爆炸冲击波演化规律

为分析药柱形状对水下爆炸冲击波演化的影响。针对圆柱形装药中心起爆问题,在理论上建立了炸药与水交界面上初始冲击波压力及其传播方向的二维计算方法,借助于AUTODYN有限元计算程序开展了长径比1:2～10:1的圆柱形TNT在无限水域爆炸的数值模拟,并开展了长径比为1:1和2.6:1的圆柱形TNT的水下爆炸试验;对比理论、仿真和试验结果,验证了理论模型的合理性和数值模拟的有效性,分析了柱形装药水下爆炸冲击波的传播规律,重点分析了药柱长径比对不同爆距处冲击波压力分布及传播方向的影响。结果表明：圆柱形装药水下爆炸后,冲击波波阵面逐渐从柱形趋向椭球型再趋向球型,当冲击波传播至10倍无量纲爆距时高压区的转移结束;当长径比大于1:1时,炸药轴向(端面)的冲击波压力衰减速率大于径向(圆柱面)的衰减速率,冲击波峰值压力随着方向角的增大而单调增长;在1:1～5:1的长径比和20倍无量纲爆距范围内,增大药柱长径比可定向增强炸药径向的冲击波压力,药柱的形状对冲击波压力分布影响随着爆距增大而减小。     

爆炸冲击波信号处理方法比较

空中爆炸冲击波的实测信号中,常有幅值很大的瞬时干扰信号,冲击波超压峰值的获取往往需要采用后期信号处理的方法。针对模爆器产生的爆炸冲击波超压的特点,采用"经验拟合"和"数字滤波"2种不同的处理方法进行信号的消噪处理,通过对试验测试结果的比较研究,肯定了传统的经验公式拟合方法在爆炸冲击波信号处理中的适用性。     

铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析

采用一维流体动力学、与时间相关的JWL爆轰产物状态方程以及压力指数为1/6的反应速率方程,计算分析了铝化炸药水下爆炸冲击波特征参数对反应速率的依赖关系.结果表明,反应速率常数存在阈值,只有反应速率足够大,才能充分利用爆炸能量.根据铝粉粒度与反应速率常数的相关性,通过控制铝粉粒度可以设计不同的能量输出特性.     

JHL-3、A-IX-2和TNT三种炸药水下爆炸冲击波特性测试研究

在相同的试验环境下,对JHL-3、A-IX-2和TNT三种炸药进了水下爆炸试验,并在测点和测量仪器相同的情况下完成数据测量,对3种炸药水下爆炸时的冲击波压力、时间衰减常数等特性参数进行了对比分析,比较了不同类型炸药的水下爆炸威力。结果表明:炸药爆炸威力随炸药的装药密度、炸药种类及爆炸距离的不同而变化;在近距离处和相同TNT当量下,炸药JHL-3压力峰值最大,威力也最大,而3种炸药的时间常数相差不大。     

水下爆炸中压力载荷测量与分析

对水下爆炸中自由场压力的水面截断效应及冲击载荷与船体相互作用的船体壁压进行了分析,得出了自由场压力的水面截断效应及早期的船体壁压计算近似公式,并与实际水下爆炸试验测量结果进行了对比.从试验测量中还可以看出,在迎爆面上同一点的舰体壁压峰值约为自由场压力峰值的1.4到1.8倍,舰体壁压反射系数与冲击波的入射角度有关.     

球形炸药设计及其水下爆炸冲击波特性

雷管等爆炸元件的爆炸能量分布通常并不均匀,在离心机中研究爆炸问题对爆源的尺寸和爆炸能量分布要求较高,爆炸能量不均匀对试验结果存在影响,不符合爆炸力学中的点源假定。采用黑索金炸药制作球形炸药,探讨了细径导爆索及无起爆药雷管作为起爆方式的适用性。最终确定微型导爆雷管中心起爆球形炸药的方式,并研究了其水下爆炸冲击波特性,峰值压力与比例距离近似成线性关系,冲击波压力波形可以较好地采用冲击波压力公式拟合。     

舰艇水下爆炸冲击信号拟合及应用

舰载设备在进行抗水下爆炸冲击设计时首先需要确定基础冲击时域信号作为输入载荷。相关标准规范给出的设计冲击谱不能反映实船水下爆炸冲击信号的动态特性。而实船试验测试数据又不具备标准性。为获取舰载设备仿真校核评估的冲击输入载荷,提出一种舰艇水下爆炸冲击信号拟合方法。根据标准设计冲击谱,通过傅里叶变换对实测信号进行修正。采用这种方法得到的冲击信号同时包含了设备安装部位的冲击特性和标准设计谱的冲击量值,能够更准确地反映舰载设备在特定安装部位处的标准冲击环境。     

基于小波分解的水中电爆炸冲击波波形重建方法研究

水中金属丝电爆炸产生的冲击波,上升时间仅有数十纳秒,脉冲宽度仅为十几微秒,远小于化学炸药产生的冲击波,采用现有传感器对其进行精确测量非常困难.分析了冲击波波形形成过程,基于帕塞瓦尔时频域能量守恒定律,采用多尺度小波分解的方法,给出了一种冲击波波形重建方法.采用该方法对PCB138传感器实测的压力信号进行了重建,并与Mü...     

空气隔层对水下爆炸冲击波的缓冲效应

由于水下爆炸对结构的破坏能力比空中爆炸要强得多,因此针对水下结构的防护越来越受到重视。根据一维应力波在不同介质交界面的透射反射理论,从理论上分析了低波阻抗介质(如空气)对水下爆炸冲击波传播的影响。通过建立含空气隔层的水下爆炸全耦合模型,考虑水下爆炸冲击波与空气隔层及爆轰产物的动态相互作用,研究了空气隔层对水下爆炸冲击波的缓冲效应,揭示了空气隔层的运动发展过程。同时分析了空气隔层厚度及位置对水下爆炸冲击波缓冲效应的影响。结果表明:空气隔层距防护对象越近,防护效果越佳,具有重要的工程应用价值。     

水下爆炸作用的单双层圆柱壳结构冲击损伤特性研究

针对圆柱壳结构受水下爆炸载荷冲击损伤问题用双渐近方法进行研究。通过大量工况分析发现,圆柱壳结构损伤模式按产生原因可分为直接冲击损伤引起局部结构强度破坏、局部构件横向冲击失稳、壳体环向冲击失稳及鞭状运动引起壳体纵向总体失稳4种,爆距较近时气泡脉动载荷占主要成分,较远时冲击波占主要成分。     

水下声信标信号的多脉冲匹配滤波改进方法

水下声信标信号检测是搜寻黑匣子的重要技术之一。针对水下声信标信号声源级低、脉冲宽度窄所带来的检测难题,充分利用声信标信号周期短、相邻脉冲信号相关性强等特点,提出了一种基于多脉冲积分的改进匹配滤波方法,通过前后脉冲匹配方法克服标准信号匹配处理中因信号畸变带来的匹配处理增益下降,通过多脉冲累积提高积分增益。通过仿真实验验证,当取多脉冲累积数为6时,在理想白噪声环境下,所提改进方法比传统单脉冲匹配滤波检测性能提高约4 dB,特别是在存在明显多普勒影响下,传统方法适应性下降,所提改进方法有9 dB的性能提高。通过对湖上实验数据的处理也验证了所提方法的有效性。     

空气层对RDX水下爆炸性能影响的实验研究

为了探究空气层对RDX爆炸性能的影响,采用水下爆炸实验测出含不同体积空气层的RDX水下爆炸参数,结果表明,空气层对水下爆炸参数的衰减作用显著。在相同不耦合系数K下,R_1和R_2处的比气泡能大小近似相等,分析认为比气泡能仅与炸药产生的爆生气体有关,与冲击波传播的距离无关。在R_1=0.8 m处,不耦合系数K为1～7时,峰值压力显著降低,通过实验结果拟合得到RDX的峰值压力经验公式;当K为7时,对RDX药柱冲量的影响较小,相反地,峰值压力、比冲击波能、比气泡能、水下爆炸总能量分别降低了46.62%、42.98%、37.26%、40.03%。同时,对空气层衰减RDX水下爆炸性能机理进行了分析,总结并提出一种全新的水下冲击波调节方法。     

隧道内爆炸冲击波传播特性及爆炸荷载分布规律研究

隧道内爆炸产生复杂的爆炸冲击波流场,作用于隧道衬砌上的冲击波荷载分析十分困难.采用三维有限元计算方法,对带端墙隧道内爆炸空气冲击波的传播过程进行了数值模拟,给出了内爆炸产生的隧道内冲击波流场,并与双向开口隧道内爆炸流场进行了对比,分析了炸药装药形状、炸药引爆位置对爆炸荷载分布的影响,研究了作用于隧道衬砌上的反射冲击波荷载峰值分布规律,给出了估计衬砌上反射超压峰值的公式.     

水下近距爆炸作用下弹性钢板处的空化特性研究

弹性钢板在水下近距爆炸作用下,冲击波会使其附近流体形成局部空化,脉动气泡会使流体形成锥形空化。利用平面冲击波理论对局部空化的形成特性进行了研究,理论分析了结构目标尺度的变化对空化区域形成的影响,并通过具体试验对局部空化理论进行了验证,两者符合较好;通过试验和数值仿真方法研究了气泡脉动引起的锥形空化的形成特点,初步分析了锥形空化的形成原因。结果表明,锥形空化对结构具有较大的冲击作用。     

PVDF传感器在爆炸近区超压测量中的应用研究

凝聚相炸药爆炸产生强冲击波、电磁脉冲和光热效应,爆炸近区测试环境非常复杂,常规压阻式硅压力传感器难于满足测试要求。为准确测量装药近区爆炸参数给工程防护结构的爆炸毁伤评估提供参考依据,基于PVDF压电薄膜制作压力传感器,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对自制传感器进行标定;进行TNT化爆试验对自制PVDF传感器测试效果进行考核,并提取试验结果与AutoDyn软件计算结果进行比较。对比表明,测量值与计算值偏差小于10%,爆炸近区超压的试验测量可采用防干扰处理后的PVDF压电传感器解决。     

基于深度学习的爆炸冲击波信号重构模型

针对爆炸冲击波信号重构问题,引入深度卷积神经网络（DCNN）捕捉冲击波信号的局部信息和高阶特征,引入双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）捕捉冲击波超压数据时序依赖关系,进而构建了基于深度学习的爆炸冲击波信号重构模型。相关实验研究表明,本文构建的爆炸冲击波信号重构模型,综合考量了信号的时序关系、频谱特征、数据变化规律等特征信息;在基于有限测点数据的冲击波场压力分布重构实验中,模拟和实测超压峰值平均误差分别为3.53%和13.71%,正压作用时间平均误差分别为7.35%和14.26%,比冲量平均误差分别为4.02%和11.92%;在基于残缺数据的冲击波压力曲线重构实验中,模拟和实测信号重构的缺失值与原始值基本吻合,且偏差均在0附近;均满足爆炸冲击波压力重构指标要求。研究结果对爆炸冲击波信号重构有重要指导意义。