【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及深水潛艇等效試驗裝置設計，具體涉及基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置和方法。
技術介紹
1、各國十分重視提高水面艦船和水下潛艇的抗爆抗沖擊性能和生命力方面的研究，進行了較多的實船爆炸實驗，積累了大量寶貴的數據，而我國的水下爆炸實驗開展的相對較少，特別是針對水下潛艇的爆炸實驗更為罕見，在一定程度上限制了艦船和潛艇抗爆抗沖擊設計能力的提高。
2、要在常規的爆炸水池中模擬實際潛艇附近的深水爆炸效果，需要對靜水壓力進行一定的模擬。通常為了研究深水爆炸對潛艇結構的毀傷，需要將結構表面進行加壓。現有的實驗方法是在加壓容器中進行，但是這就限制了模型的大小，并且增加了實驗難度。為此，依據應力波理論中的等效加載原理，在潛艇雙層殼之間注水加壓，這很好地實現了在自然水域中進行深水爆炸實驗。因此，提出一套完整的深水爆炸潛艇結構毀傷等效試驗裝置設計方案是目前深水爆炸結構響應領域需要解決的問題。
技術實現思路
1、針對
技術介紹
中所提及的技術問題，本專利技術提出了一種完整的深水爆炸潛艇結構毀傷等效試驗裝置設計方案，通過給出爆炸試驗中所需要的試驗水深，相似縮比尺寸，爆炸載荷特征等參數，提出方案中各個部分的具體設計方案。
2、本專利技術提供了一種基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，包括水池、爆源、測試裝置；所述測試裝置布置在水池內部，測試裝置的一側設有爆源；所述測試裝置包括加壓罩、靶標模型；所述靶標模型布置在加壓罩內部；所述加壓罩的頂端設有注水口，底
3、進一步地，所述靶標模型與加壓罩前端和后端通過封板進行封閉，封板上設有測試線纜口；所述注水口安裝密封閥門，閥門上布置有壓力表。
4、進一步地，所述爆源的半徑與靶標模型的縮比設計滿足縮尺比β；所述爆源的質量與標靶模型的縮比設計滿足縮尺比β3；所述爆源質量w和爆源距測試裝置的距離r滿足測試裝置目標結構特征的新型爆炸沖擊因子c:
5、
6、進一步地，所述模擬爆炸沖擊因子c與原爆炸沖擊因子c相同。
7、進一步地，所述靶標模型與加壓罩之間的距離d根據測試裝置的加壓罩與爆源間的距離r和爆源質量w來設計：
8、
9、式中，θ為時間衰減常數。
10、進一步地，所述加壓罩與爆源間的距離r、爆源半徑r根據試驗要求的波峰壓力pm來設計，滿足以下關系：
11、
12、式中，l、k為試驗系數；α、β為沖擊壓力衰減系數。
13、進一步地，所述加壓罩的1/2周長a、加壓罩兩端邊界距離b、加壓罩厚度h根據實驗要求的加壓罩的強度qp來設計，滿足以下關系：
14、
15、式中，σs為材料的抗拉極限強度。
16、本專利技術又提供一種基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：
17、步驟1：根據試驗所需的載荷大小與靶標尺寸，計算加壓罩的材料、板厚和尺寸，制備加壓罩；
18、步驟2：將靶標模型與加壓罩焊接為一體結構作為試驗模型，在試驗模型表面安裝吊耳；
19、步驟3：在靶標模型內布置傳感器，并檢查試驗模型水密性和測試線纜口有效性；
20、步驟4：從加壓罩的注水口注入水，待水加滿加壓罩與靶標模型的層間空間后，停止注水，注水口上安裝單向密封閥門，通過單向閥門繼續向注水口中注水增加壓力，直至閥門上的壓力表達到設定壓力；
21、步驟5：通過吊耳將試驗裝置放入不同水深，在試驗裝置的一側布置爆源，測試得到靶標模型的沖擊加速度響應、彈塑性應變信號、靶標殼體撓度。
22、進一步地，所述步驟4中，所述壓力表上設定壓力值p：
23、
24、式中，p為壓力表設定壓力值，mpa；h為測試裝置試驗模擬水深，m。
25、進一步地，所述步驟5中，靶標殼體撓度選在最大塑性變形區域，為測點位置向圓心凹陷垂直距離。
26、本專利技術的有益效果在于：
27、(1)在尚無相關設計標準的情況下，圍繞深水爆炸試驗過程中存在的技術性、使用便捷性等問題，本專利技術提供了一種與目標結構一體化加壓罩設計方法。
28、(2)本專利技術針對深水爆炸載荷特征及沖擊波透射反射原理，提出了加壓罩厚度與加壓罩舷間距設計要求與方法。
29、(3)本專利技術解決了爆炸水箱中沖擊波發生壁面反射干擾試驗數據問題，該方案可在水池中開展加壓爆炸試驗。加壓罩采用高強度鋼，可一次性開展多次試驗，節約時間和人力成本。
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1.一種基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：包括水池、爆源、測試裝置；
2.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述靶標模型與加壓罩前端和后端通過封板進行封閉，封板上設有測試線纜口。
3.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述注水口安裝密封閥門，閥門上布置有壓力表。
4.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述爆源的半徑與靶標模型的尺寸縮比均為β；所述爆源的質量縮比為β3；所述爆源質量W和爆源距測試裝置的距離R滿足測試裝置目標結構特征的新型爆炸沖擊因子C:
5.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述靶標模型與加壓罩之間的距離d根據測試裝置的加壓罩與爆源間的距離R和爆源質量W來設計：
6.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述加壓罩與爆源間的距離R、爆源半徑r根據試
7.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述加壓罩的1/2周長a、加壓罩兩端邊界距離b、加壓罩厚度h根據試驗要求的加壓罩的強度Qp來設計，滿足以下關系：
8.一種如權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置的試驗方法，其特征在于：包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置的試驗方法，其特征在于：所述步驟4中，所述壓力表上設定壓力值P：
10.根據權利要求8所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置的試驗方法，其特征在于：所述步驟5中，靶標殼體撓度選在最大塑性變形區域，為測點位置向圓心凹陷垂直距離。
...【技術特征摘要】
1.一種基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：包括水池、爆源、測試裝置；
2.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述靶標模型與加壓罩前端和后端通過封板進行封閉，封板上設有測試線纜口。
3.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述注水口安裝密封閥門，閥門上布置有壓力表。
4.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述爆源的半徑與靶標模型的尺寸縮比均為β；所述爆源的質量縮比為β3；所述爆源質量w和爆源距測試裝置的距離r滿足測試裝置目標結構特征的新型爆炸沖擊因子c:
5.根據權利要求1所述的基于應力波原理的潛艇結構深水爆炸模擬等效試驗裝置，其特征在于：所述靶標模型與加壓罩之間的距離d根據測試裝置的加壓罩與爆源間的距離r和爆源質量w來設計：
...【專利技術屬性】
技術研發人員：王志凱，劉宇珩，趙坤，鄭景洲，潘夢瑤，姚熊亮，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：
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