一种带多孔间隔段的激波管及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种带多孔间隔段的激波管及其设计方法，包括自前向后依次连接的缓冲段、驱动段、多孔间隔段、扩张段和实验段。驱动段与多孔间隔段之间通过前盖板安装固定有隔离膜片，多孔间隔段与扩张段之间通过后盖板安装固定有主膜片。多孔间隔段由N个前部渐缩、尾部渐扩的圆形孔道组成，圆形孔道内预先充入高压氮气，可以根据试验需求调整圆形通孔打开的数量、位置和时间，前、后盖板为结构相近的圆台薄板，面上有与圆形孔道对应的渐缩（渐扩）圆孔，圆形孔道的渐变角度与扩张段的扩张角度一致。本发明专利技术有效解决了单膜片强度及承压能力不足的问题，并且提高了实验段中冲击波强度和正压持续时间，有效避免爆轰气体产物污染试验气体。体。体。

【技术实现步骤摘要】
一种带多孔间隔段的激波管及其设计方法


[0001]本专利技术属于大型爆炸波模拟
，主要涉及一种带多孔间隔段的激波管及其设计方法。

技术介绍

[0002]大型激波管是一种能够对多数武器装备和工程结构进行足尺寸实验的激波管试验装置，也叫大型爆炸波模拟装置，主要由驱动段和被驱动段组成，其中被驱动段可细分为整形段、实验段、出口段，部分激波管装置还具有扩张段。在驱动段与被驱动段间常放置一个与驱动段内径相等的单片大直径膜片，用于封闭气体，提高进入实验段的冲击波压力。
[0003]现有激波管中，驱动段与被驱动段往往仅有膜片隔开，在破膜后，大量高温高压的爆轰气体产物迅速冲入被驱动段，会对试验气体造成污染。若采用的是可燃气体驱动，可能导致可燃气体充入被驱动段后继续燃烧，这对于远场爆炸冲击波的模拟是不利的，会对试验效果产生影响，并存在安全隐患。同时，随着对武器装备大比尺甚至足尺寸试验需求的增大，激波管的管径也不断增大，单片大直径膜片的强度设计要求、建造成本及其承压能力难以满足试验要求，需要重新设计驱动段与被驱动段的隔离结构。
[0004]现有的提高激波管实验段内冲击波强度的方式，主要是通过提高驱动段中炸药当量，这对驱动段的强度设计提出了更高的要求，使得激波管的建造成本增加，且存在一定的安全隐患，因此需要采取新的方式以提高实验段内冲击波强度。
[0005]综上所述，有必要设计一种设计合理、结构简单的激波管结构，以解决现有激波管中单膜片强度及承压能力不足的问题，同时进一步提高实验段中冲击波强度和正压持续时间，避免试验气体受到污染，提高激波管装置的试验性能和试验效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种带多孔间隔段的激波管，有效解决单膜片激波管中膜片强度及承压能力不足的问题，可以降低对驱动段前端部的强度要求，并且在不增加炸药当量的情况下提高实验段中冲击波强度和正压持续时间，有效避免爆轰气体产物污染试验气体，能够提高激波管装置的试验性能，获得更好的试验效果，具有很好的应用前景。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种带多孔间隔段的激波管，包括自前向后依次连接的缓冲段、驱动段、扩张段和实验段，在驱动段和扩张段之间增设多孔间隔段，并在多孔间隔段的前端面通过前盖板固连隔离膜片，后端面通过后盖板固连主膜片，多孔间隔段和扩张段的内壁面平滑过渡。
[0008]所述多孔间隔段为圆柱体，沿中心轴方向分布有N个相互平行的圆形孔道，N≥1，N个圆形孔道环绕中心轴线均匀分布，所述圆形孔道由自前后向依次连接的渐缩段、平直段和扩张段构成。
[0009]一种带多孔间隔段的激波管的设计方法，步骤如下：
[0010]步骤1、根据激波管装置的试验性能要求确定其驱动段直径d、驱动段长度L1、多孔
间隔段长度L2、多孔间隔段中圆形孔道数量N、圆形孔道轴线距多孔间隔段轴线距离r1、扩张段扩张角度α、实验段直径D、实验段长度L4及前盖板厚度l4，转入步骤2。
[0011]步骤2、确定缓冲段半径r，转入步骤3。
[0012]步骤3、确定扩张段长度L3，转入步骤4。
[0013]步骤4、确定多孔间隔段、前盖板及后盖板中的结构参数，包括：多孔间隔段圆形孔道平直段直径d1及长度l2、渐缩段外直径d2、渐扩段外直径d4、前盖板渐缩通孔外直径d3和内直径d7，转入步骤5。
[0014]步骤5、确定后盖板中的结构参数，包括后盖板渐扩通孔外直径d5、内直径d8、后盖板厚度l5及后盖板外直径d6。
[0015]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0016](1)本专利技术结构设计清晰且合理，在驱动段的前端设置缓冲段，能够有效较低驱动段前端部的承压。
[0017](2)本专利技术所设置的多孔间隔段，可以通过控制圆形孔道打开的数量、位置和时间，实现对实验段冲击波强度的调节，并延长冲击波正压持续时间；在多孔间隔段的圆形孔道内预先充入高压氮气，可以隔绝爆轰产物气体与试验气体，避免试验气体受到污染，并可提高实验段中冲击波强度及正压持续时间。
[0018](3)本专利技术在多孔间隔段的圆形孔道前部设置渐缩段，在圆形孔道尾部设置渐扩段，渐缩角度、渐扩角度与扩张段的扩张角度一致，以改善多孔间隔段的空气动力学性能，减少涡的生成，可提高实验段中冲击波的强度。
[0019](4)本专利技术设计了前盖板和后盖板分别用于安装固定隔离膜片和主膜片，盖板面上开孔带有倾角，分别与多孔间隔段中圆形孔道的渐缩段和渐扩段平滑过渡，以优化空气动力学性能。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的一种带多孔间隔段的激波管总体结构剖面示意图。
[0021]图2是带前后盖板、隔离膜片和主膜片的多孔间隔段剖面示意图。
[0022]图3是本专利技术的带多孔间隔段的激波管各结构参数标注示意图。
[0023]图4是图3中带前后盖板、隔离膜片和主膜片的多孔间隔段各结构参数标注示意图。
[0024]图5是前盖板示意图，其中图(a)为立体图，图(b)为平面图，图(c)为结构参数标注示意图。
[0025]图6是后盖板示意图，其中图(a)为立体图，图(b)为平面图，图(c)为结构参数标注示意图。
[0026]1‑
缓冲段，2
‑
驱动段，3
‑
多孔间隔段，4
‑
扩张段，5
‑
实验段，6
‑
隔离膜片，7
‑
主膜片，8
‑
前盖板，9
‑
后盖板，3
‑1‑
渐缩段，3
‑2‑
平直段，3
‑3‑
渐扩段，r
‑
缓冲段半径，d
‑
驱动段直径，D
‑
实验段直径，α
‑
扩张段扩张角度，L1‑
驱动段长度，L2‑
多孔间隔段长度，L3‑
扩张段长度，L4‑
实验段长度，l1‑
渐缩段长度，l2‑
平直段长度，l3‑
渐扩段长度，β1‑
渐缩段角度，β2‑
渐扩段角度，d1‑
平直段直径，d2‑
渐缩段外直径，d4‑
渐扩段外直径，l4‑
前盖板厚度，θ1‑
前盖板渐缩
通孔角度，d3‑
渐缩通孔外直径，d7‑
渐缩通孔内直径，l5‑
后盖板厚度，θ2‑
后盖板渐扩通孔角度，d8‑
渐扩通孔内直径，d5‑
渐扩通孔外直径，d6‑
后盖板外直径。
具体实施方式
[0027]下面以N＝4为例，结合附图对本专利技术做进一步说明。
[0028]本专利技术公开了一种带多孔间隔段的激波管及其设计方法，其主体结构包括自前向后依次连接的缓冲段1、驱动段2、多孔间隔段3、扩张段4和实验段5。驱动段2与多孔间隔段3之间通过前盖板8安装固定有隔离膜片6，多孔间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带多孔间隔段的激波管，包括自前向后依次连接的缓冲段(1)、驱动段(2)、扩张段(4)和实验段(5)，其特征在于：在驱动段(2)和扩张段(4)之间增设多孔间隔段(3)，并在多孔间隔段(3)的前端面通过前盖板(8)固连隔离膜片(6)，后端面通过后盖板(9)固连主膜片(7)，多孔间隔段(3)和扩张段(4)的内壁面平滑过渡。2.根据权利要求1所述的带多孔间隔段的激波管，其特征在于：所述多孔间隔段(3)为圆柱体，沿中心轴方向分布有N个相互平行的圆形孔道，N≥1，N个圆形孔道环绕中心轴线均匀分布，所述圆形孔道由自前后向依次连接的渐缩段(3
‑
1)、平直段(3
‑
2)和扩张段(3
‑
3)构成。3.根据权利要求2所述的带多孔间隔段的激波管，其特征在于：在多孔间隔段(3)的圆形孔道内充入氮气，两端通过隔离膜片(6)和主膜片(7)进行密封。4.根据权利要求3所述的带多孔间隔段的激波管，其特征在于：前盖板(8)和后盖板(9)结构相同，盖板上开有M个通孔，所述通孔直径渐变，M＝N，通孔与所连接的圆形孔道平滑过渡。5.一种如权利要求1～4中任意一项所述的带多孔间隔段的激波管的设计方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、根据激波管装置的试验性能要求确定其驱动段直径d、驱动段长度L1、多孔间隔段长度L2、多孔间隔段中圆形孔道数量N、圆形孔道轴线距多孔间隔段轴线距离r1、扩张段扩张角度α、实验段直径D、实验段长度L4及前盖板厚度l4，转入步骤2；步骤2、确定缓冲段(1)半径r，转入步骤3；步骤3、确定扩张段(4)长度L3，转入步骤4；步骤4、确定多孔间隔段(3)、前盖板(8)及后盖板(9)中的结构参数，包括：多孔间隔段圆形孔道平直段直径d1及长度l2、渐缩段外直径d2、渐扩段外直径d4、前盖板渐缩通孔外直径d3和内直径d7，转入步骤5；步骤5、确定后盖板(9)中的结构参数，包括后盖板渐扩通孔外直径d5、内直径d8、后盖板厚度l5及后盖板外直径d6。6.根据权利要求5所述的一种带多孔间隔段的激波管的设计方法，其特征在于，步骤2中，确定缓冲段(1)半径r，具体如下：根据几何关系，确定缓冲段(1)半径7.根据权利要求6所述的一种带多孔间隔段的激波管的设计方法，其特征在于，步骤3中，确定扩张段(4)长度L3，具体如下：根据几何关系，确定扩张段长度8.根据权利要求7所述的一种带多孔间隔段的激波管的设计方法，其特征在于，步骤4中，确定多孔间隔段(3)、前盖板(8)及后盖板(9)中的结构参数，包括：多孔间隔段圆形孔道平直段(3
‑
2)直径d1及长度l2、渐缩段(3
‑
1)外直径d2、渐缩段(3
‑
1)长度l1、渐扩段(3
‑
3)外直径d4、渐扩段(3
‑
3)长度l3、前盖板渐缩通孔外直径d3、后盖板渐扩通孔外直径d5及后盖板外直径d6，具体如下：步骤4
‑
1、根据设计要求中渐缩段(3
‑
1)角度β1、渐扩段(3
‑
3)角度β2与扩张段(4)扩张角
度α相等，得β1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，王琪，赵金玉，王浩，江坤，陶如意，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：