摘要：水下爆炸气泡射流载荷测量目前存在两个难点:(1)气泡射流载荷是非均匀的面载荷,但其作用半径仅为气泡最大半径的1/10,限于传感器尺寸及安装空间,敏感元密度较低,难以准确获取气泡射流载荷空间分布规律;(2)气泡射流载荷测量时传感器所处的力学环境非常复杂,传感器容易损坏,导致无法测得完整时程。因此现有测量手段难以获取气泡射流载荷的时空分布特性。鉴于此,设计了一种阵列传感器,在一张PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜上采用特殊工艺加工多个小型敏感元,敏感元尺寸为5 mm×5 mm,呈8×8矩阵排列,敏感元密度≥1 cm^(-2),同时在揭示传感器损坏机理的基础上设计了传感器防护装置。在小型观测水槽内开展了小当量炸药水下爆炸试验,采用阵列传感器测量获取了气泡射流载荷的时空分布特性。研究结果表明:(1)设计的防护装置可保证传感器在气泡射流载荷测量过程中不损坏;(2)气泡射流载荷中心最大,向四周逐渐减小,中心处气泡射流载荷峰压约35.6 MPa,约为冲击波峰压的1.16倍。建立的阵列测量技术可为水下爆炸气泡射流的深入研究提供技术支撑。

摘要：为研究水下爆炸气泡载荷对船舶局部结构的毁伤效果,设计建造了实尺度舱段模型,并进行水下爆炸实验,测量了水中压力、气泡脉动周期、舱段外板结构的动应变与塑性变形。分析了不同冲击因子作用下舱段结构的动态响应,并结合水中压力测量结果,探讨了气泡射流的成因。在此基础之上,分析了气泡射流载荷的影响范围以及外板在不同载荷作用下的毁伤模式。实验结果表明,相比冲击波载荷,在某些情况下射流冲击载荷引起的结构响应更剧烈,毁伤效果更严重,因此在中近场水下爆炸作用下,气泡射流冲击载荷对船体结构的影响不能忽视。

摘要：水下爆炸气泡射流载荷是中近场水下爆炸壁压载荷的重要组成部分,将水下爆炸气泡射流简化为一段高速水柱来研究水下爆炸气泡射流载荷特性是研究水下爆炸气泡射流载荷的主要手段。本文基于腔内爆炸提出了一种新的高速水射流实验方法,并给出了实验装置设计、实验方法以及实验系统。基于实验系统,开展了不同工况下高速水射流的实验研究,研究了腔口位置、腔深对水射流形态的影响,并对水射流的形态形成因素进行了分析。使用压电型壁压传感器测得了水射流冲击壁压,给出了水射流冲击壁压的特性及其特点。实验结果表明:腔口位置与腔深是影响水射流端面形态的重要因素;生成的高速水射流冲击壁压峰值满足水锤理论。基于腔内爆炸的高速水射流实验方法能够应用于包括水下爆炸气泡射流在内的高速水射流形态、壁压特性的研究。

摘要：水下爆炸气泡塌陷产生的射流载荷会对舰船结构造成严重地毁伤,而射流现象又十分复杂.为研究水下爆炸气泡射流的产生条件以及载荷形式,文章设计了一系列的试验,通过高速摄影观测气泡运动过程,同时利用压力传感器对气泡周围的压力场进行记录.将试验结果与经典的Blake判断准则进行了比较分析,提出了气泡产生冲向靶板的射流条件.同时通过对试验中测量到的压力-时间曲线进行分析,可以看出射流的产生对气泡载荷的压力、冲量、能量都产生了很大影响,从能量的角度提出射流现象将使气泡能量集中,并对其正前方结构可能产生更大的毁伤.在分析试验结果的基础上分析了射流产生的机理,得到了不同引力和浮力方向情况下的射流形成条件和射流形成的载荷形式,为舰船结构抗爆研究提供参考.

摘要：为更好地了解近自由面水下爆炸气泡运动的相似问题,以便可以利用相对廉价的缩比试验得到原型试验才能得到的信息,在不可压缩非粘性流体中守恒方程相似的基础上,考虑气泡的最大半径、炸药深度、压力等参数相似,提出了一种水下爆炸气泡运动的相似设计方法,并通过数值仿真的方法进行了验证。同时,对近自由面气泡射流产生的条件和特点进行了分析。结果表明,在满足相似条件的工况下,气泡的运动和气泡射流产生的方向、形状等特性都基本上相同。