阵列式爆炸冲击波做功能力测量装置及方法

技术领域

本发明涉及爆炸冲击波做功能力测量领域，具体涉及一种对爆炸产生的冲击波做功能力的测量装置及方法，尤其涉及一种利用阵列式无源部件实现爆炸冲击波做功能力测量的装置及方法。

背景技术

目前常用爆炸冲击波做功能力测量方法有电测法、生物实验法、效应靶法等。电测法成本较高，现场布置繁杂，灵活性差，且难以考虑目标被毁伤时自振频率的影响，在自然环境比较恶劣的条件下，比如沙漠、戈壁、高原或者海岛上，无法布置精密电测装置或者布设难度很大、成本非常高；电测法通常只能进行理想的自由场压力和壁面反射压力测试，测试得到的压力与作用在不同目标上的真实压力不能完全等价，要获取冲击波对各种真实目标的实际做功能力还需要进行分析和换算，做功能力测量效率低。生物试验法是评价爆炸冲击波对软目标毁伤效应最直观、最具说服力的一种方法，但是该方法需要大量的试验样本作为统计基础，所以生物试验法需要耗费大量的人力资源和物力资源，测量和评估程序复杂，并具有一定的社会负面效应。效应靶是在一定边界约束条件下、具有恰当敏感性，在爆炸冲击作用下产生相应变变形的靶板结构，一般通过建立最大挠度与爆炸参数的关系反演爆炸威力，且效应靶法反演过程专业性强，不适合战场人员使用。另外，效应靶在爆炸冲击波加载下的反直观行为影响冲击波威力等效测量的准确性。

因此，传统冲击波做功能力测量装置具有测量过程复杂、测量结果可靠性差、难以适应复杂战场环境等问题。如果能研究出一种测量过程简单高效、测量结果可靠、能够适应复杂战场环境的爆炸冲击波做功能力的测量装置及方法，对于准确评价复杂战场环境下弹药真实爆炸做功能力，进而支撑武器毁伤威力评估具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对测量过程复杂、测量结果可靠性差、难以适应复杂战场环境等问题，提供一种阵列式爆炸冲击波做功能力快速测量装置及方法。该测量装置及方法可以用于作战演习、靶场测试等恶劣环境下的爆炸做功能力场快速测量，具有成本低、使用安装简单高效、环境适应性强等特点。

本发明提供装置及方法，利用在一个基板上布设承载能力递增或递减的、阵列式分布的冲击波测量筒，通过判读完全压溃的冲击波测量筒中承载能力最强的冲击波测量筒，结合“内半径d

本发明测量装置由基座、N个冲击波测量筒、2N个固定环组成，N由爆炸做功能力测量需求(量程、精度等技术指标)确定。冲击波测量筒安装在基座的卡槽内，通过2个固定环将冲击波测量筒两端固定。固定环两端的限位孔与基座上的固定孔之间采用螺栓连接。

基座是一个立方体，长度为L，满足0.1m

冲击波测量筒呈半圆柱壳形，外半径为d

固定环呈半圆环形，外半径为r

采用本发明测量装置进行爆炸做功能力测量的方法包括以下步骤：

第一步，根据爆炸物的TNT当量范围，结合萨道夫斯基经验公式初步估算测量装置布设处冲击波超压范围。萨道夫斯基经验公式为

其中△p

第二步，建立“内半径d

第三步，根据冲击波超压范围确定冲击波测量筒的内半径d

第四步，根据用户确定的测量可接受的误差值q，一般取0.01MPa≤q≤0.05MPa，确定所需布设的冲击波测量筒的数量N。冲击波测量筒的数量N为正整数，且

第五步，确定冲击波测量筒的内半径d

第六步，组装测量装置。N个冲击波测量筒按内半径d

第七步，固定测量装置。将本发明测量装置放置在平整地面，基座下表面贴合在平整地面，将4个钢钎插入安装孔，并将钢钎砸入地下，使本发明测量装置固定在地面。

第八步，引爆爆炸物。

第九步，查表获得冲击波做工能力。爆炸结束后，从完全压溃的冲击波测量筒中找到内半径d

第十步，将爆炸变形的冲击波测量筒卸下，同时装入一系列新的冲击波测量筒，实现本发明测量装置的重复使用。

采用本发明可以达到以下技术效果：

1.本发明测量方法是通过在一个平板上布设承载能力递增或递减的、阵列式分布的冲击波测量筒，判读完全压溃的冲击波测量筒中承载能力最强的冲击波测量筒，结合前期实验室标定的承载结果，直接获得该冲击波测量筒对应的爆炸冲击波做功能力，即本发明所在位置的爆炸冲击波做功能力值(包括冲击波超压、冲量)，该测量方法简单、可靠、实用性强，适合恶劣实验环境下的爆炸冲击波参数测量。

2.本发明测量装置基于冲击波测量筒压溃机理实现爆炸冲击波做功能力等效测量，可以根据武器威力的大小，选择相应承载能力的一系列冲击波测量筒布设方案，从而适用于武器近场、中场、远场爆炸的做功能力测量。

3.本发明的装置具有成本低、加工装配简单、布设方便、环境适应能力强、爆炸做功能力判读快捷、可重复使用等特点。

附图说明

图1是本发明阵列式爆炸做功能力测量装置结构图；

图2是本发明阵列式爆炸做功能力测量装置的基座结构图；

图3是阵列式爆炸做功能力测量装置的冲击波测量筒结构图；

图4是阵列式爆炸做功能力测量装置的固定环结构图。

附图标记说明：

1.基座，2.冲击波测量筒；3.固定环。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明专利，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明结构图。如图1所示，本发明由基座1、N个冲击波测量筒2、2N个固定环3组成，N由爆炸做功能力测量需求(量程、精度等技术指标)确定。冲击波测量筒2安装在基座1的卡槽11内，通过2个固定环3将冲击波测量筒2两端固定。固定环3两端的限位孔31与基座1上的固定孔12之间采用螺栓连接。

图2是基座1结构图。如图2所示，基座1是一个立方体，长度为L，满足0.1m

图3是冲击波测量筒2结构图。冲击波测量筒2呈半圆柱壳形，外半径为d

图4是固定环3结构图。固定环3呈半圆环形，外半径为r

采用本发明测量装置进行爆炸做功能力测量的方法包括以下步骤：

第一步，根据爆炸物的TNT当量范围，结合萨道夫斯基经验公式初步估算测量装置布设处冲击波超压范围。萨道夫斯基经验公式为

其中△p

第二步，建立“内半径d

内半径d

第三步，根据冲击波超压范围确定冲击波测量筒2的内半径d

第四步，根据用户确定的测量可接受的误差值q，0.01MPa≤q≤0.05MPa，确定所需布设的冲击波测量筒2的数量N。冲击波测量筒2的数量N为正整数，且

第五步，确定冲击波测量筒2的内半径d

第六步，组装测量装置。N个冲击波测量筒2按内半径d

第七步，固定测量装置。将本发明测量装置放置在平整地面，基座1下表面15贴合在平整地面，将4个钢钎插入安装孔13，并将钢钎砸入地下，使本发明测量装置固定在地面。

第八步，引爆爆炸物。

第九步，查表获得冲击波做工能力。爆炸结束后，从完全压溃的冲击波测量筒2中找到内半径d

第十步，将爆炸变形的冲击波测量筒2卸下，同时装入一系列新的冲击波测量筒2，实现本发明测量装置的重复使用。