一种在离心机平台上开展水下爆炸研究的模型试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及在离屯、机平台上开展水下爆炸研究的模型试验装置，属于离屯、机爆炸 模型试验的研究领域。
【背景技术】
[0002] 战时大型水巧一旦受到爆炸破坏，W及进而导致多个水利工程发生连溃，将造成 巨大的人员损伤和经济损失。因此，研究大巧工程的抗爆安全问题对最大限度降低损失W 及进行大巧安全性评估具有十分重要的理论指导意义。由于经费和场地受限，难W通过原 型爆炸试验研究得到爆炸荷载作用下大型巧体毁伤的机理;传统的结构模型实验也难W真 实掲示爆炸原型的力学行为和破坏过程。±工离屯、机通过高速旋转增加模型重力，使模型 介质体产生与原型相近的自重应力，模型的变形及破坏机制与原型相似，从而可模拟复杂 的岩±工程及动力学问题。
[0003] 由于离屯、机的性能和试验模型盛放平台（吊篮)尺寸的限制，同时爆炸冲击波在模 型箱边界产生的反射波可能干扰自由场冲击波数据的获取，因此，爆炸离屯、模型试验的设 计需合理选择爆炸装置并充分考虑模型箱尺寸及防护能力，且需根据爆炸元及介质特性合 理布设传感器。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种在离屯、机平台上开 展水下爆炸研究的模型试验装置，能适应离屯、机高速旋转的特殊力学环境，且实现爆炸装 置在离屯、模型试验中的精确安全起爆及信号的同步采集与传输。
[0005] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明的一种在离屯、机平台上开展水下爆炸研 究的模型试验装置，包括模型箱、数据采集与分析单元和同步控制单元，所述模型箱内装有 试验介质，在试验介质中安装有爆炸装置，在模型箱底部固定安装有祀体，在模型箱内安装 有数据接收单元，数据接收单元与数据传输单元连接，数据传输单元与数据采集与分析单 元连接;爆炸装置起爆后，数据接收单元接收各种试验数据，试验数据通过数据传输单元传 输到数据采集与分析单元中进行处理，上传到同步控制单元中。
[0006] 作为优选，所述数据接收单元包含压力传感器、加速度传感器、激光位移传感器、 应变片和高速摄影机，所述压力传感器位于祀体正面的试验介质中，所述加速度传感器沿 祀体背面中屯、轴向间隔分布，所述激光位移传感器放置在祀体上沿中屯、，所述祀体正面正 对模型箱一侧设有观察窗，观察窗外设有高速摄影机。
[0007] 作为优选，所述爆炸装置包括连接件、微型电雷管、细径导爆索和微型药球，所述 微型电雷管和导爆索端部部分位于连接件内，细径导爆索与微型电雷管连接，所述连接件 包含壳体，泡沫侣柱体和橡胶垫圈，泡沫侣柱体内部形成一端封闭的空腔体，空腔体放置微 型电雷管和细径导爆索端部部分，微型电雷管和细径导爆索端部与空腔体腔壁之间均设有 橡胶垫圈，在壳体的外侧均匀缠绕两层碳纤维。
[0008] 作为优选，所述细径导爆索包含忍药和包裹忍药的包覆层，所述忍药包含黑索金 和添加剂，所述包覆层包含银质壳体和外覆的聚四氣乙締。
[0009] 作为优选，所述药球外设有保鲜膜。
[0010] 作为优选，所述细径导爆索接入药球内部长度为其直径1/^3~2/3。
[0011] 作为优选，所述祀体为钢板，祀体通过混凝±卡槽固定在模型箱中。
[0012] 在本发明中，爆炸装置包括爆炸源和起爆装置两部分。爆炸装置的选择需兼顾爆 炸源的安全可靠起爆、起爆装置对试验的干扰、离屯、机的工作极限等因素。
[0013] 试验爆炸源选择微型球形装药。其试验用药量的选择应满足如下关系：
[0014] !，1妒胃 < Μ (1)
[001引其中m为爆炸源的TNT当量(g)，Nmax为离屯、机的最大离屯、加速度化g/m3)，Μ为离屯、 机可承受的最大爆炸当量(t)。考虑到离屯、效应对爆炸源加工误差及起爆装置爆炸能量的 放大效应，爆炸源的加工误差应< lOmg，试验介质中用于传爆的细径导爆索总药量< lOOmgo
[0016] 模型箱外部尺寸需在离屯、机相关部件尺寸的允许范围内，且消除模型箱内壁对爆 炸源冲击波的反射作用。模型箱可采用钢制厚壁焊接结构或侣合金厚板螺栓紧固结构，整 体为立方体外形，其中一面设有树脂玻璃厚板观测窗(尺寸为300mmX700mm)。可根据静爆 试验结果，确定在模型箱内壁是否采用粘贴聚乙締材料的方法W衰减冲击波的反射作用。
[0017] 根据试验要求选择合适的试验介质。水介质的选择考虑密度、蓄水高度，通常情况 下可选择纯水进行试验，蓄水高度根据实际船闽前蓄水高度限定为300mm~700mm。
[0018] 根据试验目的合理选择祀体，祀体材料应与原型试验材料相一致，其尺寸和形状 应根据相似准则等比例缩小。
[0019] 数据接收单元选择指标如下：
[0020] a.压力传感器:压力量程0~150MPa;固有频率> 320曲Z ;测试精度< 2 % ; i^S上升 前沿。Oys;非线性度±0.1 %~± 5% ; ii量介质溫度-30~120°C;压力传感器的角度Θ40 ~200° ;平均灵敏度> lOOmV/MPa。
[0021] b.加速度传感器:测量范围。Og，分辨率。0-5g，平均灵敏度> 200mV/g，<线性 度-1 %~1 % (满量程）；噪声均方根值< 10-6g;迟滞<0.05 %满量程;零点漂移<45化即/ °C;测量介质溫度-30~120°C;
[0022] C.激光位移传感器:线性度-0.1 %~0.1 % (满量程）；重复性< 0.01mm;分辨率< 0.01mm;使用距离< 120mm;测量范围-20mm~20mm;采样频率> 45K监；
[0023] d.应变片：电阻值115~120 Ω ;绝缘电阻>2X109 Ω ;敏感系数2~2.3;允许电流 80mA~120mA;应变极限> 8000/L8;测量范围1~200(Κ)με ;测量精度1~2% ;
[0024] f.高速摄影机指标:摄影频率104幅/s;分辨率Μ000万像素。
[0025] 数据传输单元包括传输电缆和电荷放大器，其技术指标如下：
[0026] a.传输电缆:带宽> 100MHZ;工作溫度-20~100°C;信号衰减<40地。
[0027] b.电荷放大器：最大电荷输入量> 5X103PC;输出增益> 300mv/unit;频率范围 1监~200Ifflz;噪声< ΙΟμν;谐波失真度<2% ;线性度<2%。
[0028] 对于水中爆炸冲击波运一高频瞬态信号的测试，要求数据采集与分析单元具有多 通道、记录速度快、量程大的特点，其选择指标如下：
[00巧]a.最高采样速率>2M;
[0030] b.采样精度 > 15Bit;
[0031] c.记录容量 >30M;
[0032] d.冲击峰值 >90g。
[0033] 将数据传输单元和数据采集及分析单元安装在离屯、机转臂上，W减弱数采单元各 通道的相互干扰及传输距离对信号可靠性的影响。
[0034] 同步控制单元组成包括离屯、机转速与同步传感器组件、信号处理电路、主控制机 均为离屯、机平台自带模块。
[0035] 试验操作方法如下：
[0036] ①放置并固定祀体
[0037] a.放置祀体。根据试验设计方案将祀体放置在模型箱底部特定位置，其整体应处 于模型箱横向中间位置。放置前对祀体底部和放置处模型箱内壁进行打磨、除诱(尘）、清洗 Ξ道准备工序，而后在两者接合部均匀涂抹厚度为1cm的AB胶，静置15~30分钟，使祀体与 模型箱紧密接合。
[0038] b.固定祀体。在祀体横向两端与模型箱内壁间用模具诱筑两个混凝±卡槽，用W 固定祀体，混凝±卡槽应高出祀体10~20皿，其厚度方向分别超出祀体厚度的1/^3~2/3。
[0039] ②组装并布设爆炸装置
[0040] a.组装爆炸装置。通过连接件