一種模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法。其技術(shù)方案是：在已知模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器（以下或簡稱容器）的約束條件、模擬水深、允許裝藥量、容器結(jié)構(gòu)、容器尺寸和容器材料的條件下，建立模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定模型：然后根據(jù)所述容器的壁厚確定模型即得容器的壁厚δe。本發(fā)明具有能滿足實際承載需要、能降低加工成本、安全可靠和使用方便的特點。
【專利說明】一種模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于爆炸試驗用容器【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水下爆炸在軍事、經(jīng)濟建設(shè)中越來越廣泛的應(yīng)用，合理利用水下爆炸能量對目標進行有效破壞，在復(fù)雜的水下爆炸環(huán)境中對水工設(shè)施和建筑物采取有效防護，最大限度降低爆炸負效應(yīng)等問題，已經(jīng)成為爆破工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究機構(gòu)普遍關(guān)心的課題。由于水下爆炸的作用機理極為復(fù)雜，只有少數(shù)問題存在解析解，而水下爆炸的復(fù)雜環(huán)境也導(dǎo)致了水下爆炸試驗研究周期長、耗費多、成功率低、試驗觀測的可操作性差，且水下爆炸試驗大多屬于破壞性試驗，測試所獲得的數(shù)據(jù)非常有限。模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器就是在密閉容器中填充水介質(zhì)、通過加載一定靜壓來模擬不同的水深條件、利用小藥量進行炸藥水下爆炸作用規(guī)律研究的一種水下爆炸試驗設(shè)備。該設(shè)備能夠在方便的試驗環(huán)境中安全可靠、高頻度地模擬水下環(huán)境進行爆炸試驗，還能夠限制水下爆炸沖擊波和爆轟產(chǎn)物的作用范圍，并對試驗人員和試驗設(shè)備進行有效的近距離保護。與野外自然水域試驗條件相比，它具有試驗儀器便于安放、試驗數(shù)據(jù)便于采集、試驗外部條件可控性強的優(yōu)點。如何確定模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的直徑、壁厚和所使用藥量之間的關(guān)系，對于確保模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的安全使用和充分發(fā)揮其效能具有重要的理論意義和實用價值。
[0003]目前，對模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法主要是以水下爆炸沖擊波反射超壓峰值作為工作壓力，按照爆炸容器壁厚確定時常用的動力系數(shù)法進行確定。現(xiàn)有方法主要存在以下兩個難點:第一，水下爆炸和空氣中爆炸相比，沖擊波的峰值較大，但正壓作用時間較短，僅為同等峰值空氣中沖擊波的1/100，若直接以沖擊波反射超壓峰值作為工作壓力，按照空氣介質(zhì)爆炸容器壁厚確定方法進行壁厚的確定，則所確定的壁厚值會非常大，從而難以得到實際應(yīng)用；第二，動力系數(shù)的選擇一般依據(jù)設(shè)計人員的實踐經(jīng)驗，往往具有一定的盲目性，無法得到合適的壁厚。因此，現(xiàn)有的模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法很難實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法，用該方法確定的模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚能滿足實際承載需要、能降低加工成本、安全可靠和使用方便。
[0005]為實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0006]步驟1、確定模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器(或簡稱容器)的技術(shù)參數(shù)
[0007]①容器結(jié)構(gòu):容器為軸對稱結(jié)構(gòu)，即為球形結(jié)構(gòu)、或為由中部圓柱直段和兩端標準橢圓封頭組成的圓柱形結(jié)構(gòu)；
[0008]②容器尺寸:容器筒體內(nèi)的有效試驗空間；[0009]③模擬水深:物體在水下所承受的壓強與容器充滿水后加載的靜壓相等時的水的深度，每IOm水深的壓強相當(dāng)于一個標準大氣壓，即0.1MPa ；
[0010]④允許裝藥量:在容器不發(fā)生塑性變形的前提下，容器內(nèi)部中心位置處能承受的最大爆炸載荷的TNT當(dāng)量；
[0011]⑤容器材料:容器主體材料為Q345R鋼或為Q245R鋼；
[0012]⑥約束條件:容器筒體為薄壁筒體，薄壁筒體是指模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的筒體厚度與所述筒體內(nèi)壁的曲率半徑之比< 0.2。
[0013]步驟2、建立模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定模型
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法，其特征在于所述壁厚確定方法的具體步驟是: 步驟1、確定模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的技術(shù)參數(shù) 所述模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器或簡稱容器； ①容器結(jié)構(gòu):容器為軸對稱結(jié)構(gòu)，即為球形結(jié)構(gòu)、或為由中部圓柱直段和兩端標準橢圓封頭組成的圓柱形結(jié)構(gòu)； ②容器尺寸:容器筒體內(nèi)的有效試驗空間； ③模擬水深:物體在水下所承受的壓強與容器充滿水后加載的靜壓相等時的水的深度，每IOm水深的壓強相當(dāng)于一個標準大氣壓，即0.1MPa ； ④允許裝藥量:在容器不發(fā)生塑性變形的前提下，容器內(nèi)部中心位置處能承受的最大爆炸載荷的TNT當(dāng)量； ⑤容器材料:容器主體材料為Q345R鋼或為Q245R鋼； ⑥約束條件:容器筒體為薄壁筒體，薄壁筒體是指模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的筒體厚度與所述筒體內(nèi)壁的曲率半徑之比≤0.2 ； 步驟2、建立模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定模型
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法，其特征在于所述允許加載靜壓P。是當(dāng)模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器在充滿水時，在容器內(nèi)部中心位置處的允許裝藥量W的爆炸載荷下，容器不發(fā)生塑性變形和漏水時所承受的最大加載靜壓p。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法，其特征在于所述水下爆炸參數(shù)m和Y的取值是: 炸藥類型為 TNT 時，m = 0.083，Y = 2.05 ； 炸藥類型為 PETN 時，m = 0.171，Y = 2.16 ； 炸藥類型為 TNT50/PETN50 時，m = 0.106，Y = 2.12 ； 根據(jù)相似原理進行換算，即得其他炸藥類型的爆炸參數(shù)m和Y。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬深水環(huán)境爆炸試驗用容器的壁厚確定方法，其特征在于所述容器筒體材料的許用應(yīng)力σ t與容器的筒體材料和厚度有關(guān): 1)容器的筒體材料為Q245R 容器筒體的厚度S e為6~16mm時，許用應(yīng)力σ t為133MPa ；容器筒體的厚度δ e為16~36mm時，許用應(yīng)力σ t為132MPa ；容器筒體的厚度δ e為36~60mm時，許用應(yīng)力σ t為126MPa ；2)容器筒體材料為Q345R容器筒體的厚度δ e為6~16mm時，許用應(yīng)力σ t為170MPa ；容器筒體的厚度δ e為16~36mm時，許用應(yīng)力σ '為163MPa ；容器筒體的厚度δ e為36~60mm時，許用應(yīng)力σ t為157MPa。
【文檔編號】G01B21/08GK103837117SQ201410104407
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月20日
【發(fā)明者】鐘冬望, 李琳娜, 何理, 司劍峰, 朱寬, 劉建程, 黃小武, 殷秀紅, 操鵬 申請人:武漢科技大學(xué)