一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统，包括底座、水箱、支撑架、横向架、固定装置、测量装置以及信号收集装置。底座为水箱提供支撑，起到保护水箱作用。支撑架包括纵向架、丝杠、导向块、电机；固定装置包括固定板、固定套筒一、固定套筒二；测量装置包括滑筒、刚性滑块、电阻线圈和金属触头；信号收集装置包括电源、电流表以及若干导线。本发明专利技术利用等效的方式，将直接测量压力物理量转换为测量高度物理量，通过能量守恒定律和动量守恒定律计算求得水下爆炸气泡脉动载荷。从而得到更加准确的参数，进而为水下爆炸气泡载荷特性的研究工作提供参考。本发明专利技术成本低廉、更换简单，对于爆炸破坏性试验技术领域具有广阔的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统
本专利技术涉及一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统，属于水下爆炸气泡脉动冲击试验与测量

技术介绍
水下爆炸尤其水下接触性爆炸的载荷测量一直是该领域的研究难点，由于其高爆性，对测量装置中的传感器具有损伤作用，导致测量出现误差，甚至导致传感器失效。并且现如今的压力传感器只是针对小当量的水下爆炸载荷进行测量，对于大当量的水下爆炸载荷，依然难以胜任测量任务。现如今对于水下爆炸载荷的试验测量，通常为非接触式，即测量自由场压力时程，并通过数值计算得到载荷。然而，这种测量方式存在缺陷，只能测量药包1～6倍半径外的范围，无法测得1～6倍半径内的压力时程[1]。霍普金森杆实验技术作为一种测量载荷技术在爆炸和材料力学领域具有较好的应用。但对于杆的加工精度和安装精度要求较高，在安装和拆卸过程中容易造成安装精度降低，导致测量准确度下降。因此，水下爆炸尤其是水下接触爆炸的载荷测量问题是目前亟需研究解决的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的水下爆炸载荷测量困难的问题，而提供了一种基于等效载荷测量法的水下爆炸载荷测量系统。将难以直接测量的爆炸载荷参数问题转换为容易测量的高度参数，根据动量守恒定律和能量守恒定律从而计算出爆炸载荷。本专利技术的目的是这样实现的：包括底座、设置在底座上方的水箱、对称竖直设置在底座两端的支撑架、通过丝杠螺母机构设置在两支撑架之间的横向架、通过固定装置设置在横向架上的测量装置和信号收集装置，所述信号收集装置包括电源、电流表、导线，所述测量装置包括设置在固定装置中心位置的滑筒、设置在滑筒内可移动的刚性滑块、设置在刚性滑块上的金属触头、沿长度方向设置在滑筒内壁上的电阻线圈，金属触头与电阻线圈接触，电源的一级连接导线，导线的端部穿过刚性滑块与金属触头连接，电阻线圈的上端部连接电流表，电流表的端部与电源的另一极连接。本专利技术还包括这样一些结构特征：1.设置在滑筒内可移动的刚性滑块是指：在滑筒的内壁设置有两条未贯穿滑筒的凹槽，在刚性块上对称设置有两个与凹槽配合的凸台，金属触头设置在一个凸台上，电阻线圈设置在凹槽的中间表面上。2.通过丝杠螺母机构设置在两支撑架之间的横向架是指：在支撑架上端部设置有电机，电机的输出端与支撑架中部之间设置有丝杠，丝杠上设置有导向块，导向块两侧设置在支撑架内侧设置的滑槽中，横向架的两端分别与两个导向块连接。3.所述固定装置包括设置在横向架上的固定板、设置在固定板上的固定套筒一和固定套筒二，滑筒位于固定套筒一和固定套筒二之间。4.所述刚性滑块上设置有用于导线和金属触头连接的导线孔。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术基于等效的原理，利用物块的刚性特征，将难测量的近场水下爆炸载荷尤其是水下接触爆炸载荷转换为容易测量的物块运动高度物理量，通过数值计算达到测量近场水下爆炸气泡脉动的载荷情况，为研究近场水下爆炸提供了技术参考。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图；图2是本专利技术中的支撑架结构示意图；图3是本专利技术中的横向架结构示意图；图4是本专利技术中的固定装置结构示意图；图5为本专利技术中的测量装置剖面和信号收集装置结构示意图；附图说明：1底座；2水箱；3支撑架，包括3-1纵向架、3-2丝杠、3-3导向块、3-4电机；4横向架；5固定装置，包括5-1固定板、5-2固定套筒一、5-3固定套筒二；6测量装置，包括6-1滑筒、6-2刚性物块、6-3电阻线圈、6-4金属触头；7信号收集装置，包括7-1电源、7-2电流表、7-3导线。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。结合附图1～5，本专利技术一种基于等效载荷测量法的水下爆炸载荷测量系统，用于测量水下爆炸气泡脉动的载荷，具体结构和测量方式如下：1.具体结构如图1～5所示，本专利技术所述的系统装置包括：底座1、水箱、支撑架3、横向架4、固定装置5、测量装置6、信号收集装置7。水箱安置在底座上面；两组支撑架分别对称安装在底座两侧，用螺栓固定；横向架安装在支撑架中的导向块上面，使用螺钉固定；固定装置安装在横向架上面；测量装置穿过安装装置中间，利用拧紧固定套筒一和固定套筒二之间的螺钉对其进行固定；所述的支撑架包括纵向架、丝杠、导向块和电机组成。丝杠安装在上方横梁和中间横梁之间，并穿过上方横梁与电机连接；导向块与丝杠通过螺纹配合放置于竖向方钢的滑槽内；电机安装在上方横梁上。两组电机同时转动，带动丝杠旋转，达到使导向块上下移动的目的。所述的固定装置用于固定测量装置。包括固定板、固定套筒一和固定套筒二组成。固定套筒一利用螺钉安装在固定板上。固定套筒一和固定套筒二之间设置有四个螺钉，通过螺钉的拧紧和放松达到固定和放松测量装置的目的。所述的测量装置用于转换测量物理量，将爆炸载荷转换为物块运动高度物理量。包括滑筒、刚性物块、电阻线圈和金属触头组成。滑筒内设置有滑槽，刚性物块设有凸台，凸台放置于滑筒的滑槽内，防止刚性物块在滑筒内移动时发生旋转；电阻线圈放置于滑筒内壁上，利用导线与电流表相连；金属触头安装在刚性物块的凸台上，一侧利用导线与电源相连，一侧与电阻线圈接触。所述的信号收集装置用于收集物块运动情况。包块电源、电流表和导线，利用导线将电源、电流表、金属触头和电阻线圈串联起来组成回路。在测量之间需要对刚性物块运动高度和电流大小之间进行标定，即所测得电流大小对应刚性物块的运动高度。所述的底座用于支撑水箱和支撑架的作用。所述的水箱为透明玻璃材质，利于观察、收集水下爆炸气泡的脉动状态。所述的支撑架有两组，其结构相同，包括：纵向架3-1、丝杠3-2、导向块3-3、电机3-4，纵向架是由2根竖直方钢、3根横梁和2个固定卡板组成。固定卡板安装在底座上，使用螺栓固定；横梁起到提高强度的作用，并且上面和中间的横梁一起为丝杠提供旋转位置。丝杠3-2安装在上面和中间横梁之间，且穿透上面横梁和电机3-4相连。导向块3-3与丝杠3-2进行螺纹配合，两边设有凸台，凸台放置于竖直方钢的滑槽内。电机3-4使用螺钉固定在上面横梁上。电机3-4通电旋转，带动丝杠3-2旋转，丝杠通过螺纹配合带动导向3-3块在滑槽内上下移动。所述的横向架4是由两根长方钢和两根短方钢组成。长的方钢设有滑槽，用于固定板5-1能够左右移动；短的方钢均设有两个螺纹孔，用于将横向架4和导向块3-3利用螺钉安装在一起。所述的固定装置5包括：固定板5-1、固定套筒一5-2和固定套筒二5-3组成。固定套筒一5-2用螺钉安装在固定板5-1上，固定套筒二5-3和固定套筒一5-2利用四个螺钉配合安装，将测量装置6放置于固定套筒一和二内，拧紧螺钉达到固定的目的。所述的测量装置6包括：滑筒6-1、刚性滑块6-2、电阻线圈6-3和金属触头6-4组成。滑筒6-1内壁对称设有两道滑槽，刚性物块6-2对称设有两个凸台，凸台放置于滑槽内，利于刚性物块的滑动，并且防止刚性物块6-2在运动过程中旋转，滑槽不贯穿整个滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统，其特征在于：包括底座、设置在底座上方的水箱、对称竖直设置在底座两端的支撑架、通过丝杠螺母机构设置在两支撑架之间的横向架、通过固定装置设置在横向架上的测量装置和信号收集装置，所述信号收集装置包括电源、电流表、导线，所述测量装置包括设置在固定装置中心位置的滑筒、设置在滑筒内可移动的刚性滑块、设置在刚性滑块上的金属触头、沿长度方向设置在滑筒内壁上的电阻线圈，金属触头与电阻线圈接触，电源的一级连接导线，导线的端部穿过刚性滑块与金属触头连接，电阻线圈的上端部连接电流表，电流表的端部与电源的另一极连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统，其特征在于：包括底座、设置在底座上方的水箱、对称竖直设置在底座两端的支撑架、通过丝杠螺母机构设置在两支撑架之间的横向架、通过固定装置设置在横向架上的测量装置和信号收集装置，所述信号收集装置包括电源、电流表、导线，所述测量装置包括设置在固定装置中心位置的滑筒、设置在滑筒内可移动的刚性滑块、设置在刚性滑块上的金属触头、沿长度方向设置在滑筒内壁上的电阻线圈，金属触头与电阻线圈接触，电源的一级连接导线，导线的端部穿过刚性滑块与金属触头连接，电阻线圈的上端部连接电流表，电流表的端部与电源的另一极连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统，其特征在于：设置在滑筒内可移动的刚性滑块是指：在滑筒的内壁设置有两条未贯穿滑筒的凹槽，在刚性块上对称设置有两个与凹槽配合的凸台，金属触头设置在一个凸台上，电阻线圈设置在凹槽的中间表面上。


3.根据权利要求1或2所述的一种基于等效载荷测量法的水下爆炸测量系统，其特征在于：通过丝杠螺母机构设置在两支撑架之间的横向架是指：在支撑架上端部设置有电机，电机的输出端与支撑架中部之间设置有丝杠，丝杠上设置有导向块，导向块两侧设置在支撑架内侧设置的滑槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：史冬岩，李光亮，陈莹玉，崔雄伟，苏标，马春龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23