一种用于离心机水下爆炸试验的适配器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于离屯、机水下爆炸试验的适配器，属于离屯、模型试验的应用领域。
【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] 根据相似律，若相似比为N，则模型和原型的尺寸比例关系为1/N，能量、质量比例 关系为1/N3。在100倍重力加速度下，模型尺寸较原型缩小100倍，即模型中的1cm距离相 当于原型中Im距离。故离屯、机爆炸试验中爆源位置的设置精度对测试数据有重要影响；由 于离屯、机运转过程中形成的力学环境，要求对爆炸装置采取特殊固定措施；此外，在离屯、机 运行过程中，爆炸装置产生的飞片和冲击波等破坏效应也可能对试验设施造成危害，应采 取措施进行有效防护。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于离屯、机水下爆 炸试验的适配器，适配器可W精确的固定球形装药的位置，使得球形装药发挥最大的爆轰， 精度高，安全可靠。 阳〇化]技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种用于离屯、机水下爆炸试验的适配 器，包括第一固定杆和第二固定杆，所述第一固定杆和第二固定杆水平的安装在模型箱内 壁上，第一固定杆和第二固定杆两端分别安装有水平调整装置，在第一固定杆和第二固定 杆之间安装有第Ξ固定杆和第四固定杆，第Ξ固定杆和第四固定杆之间安装有可W滑动的 滑块，滑块的中屯、设有通孔，在滑块上安装有微型雷管，微型雷管通过导爆索与球形装药连 接，导爆索穿过通孔，在第一固定杆上安装有第一标尺，在第Ξ固定杆上安装有第二标尺， 第一标尺的中点与第一固定杆的中点对齐，第Ξ固定杆的中点与第二标尺的中点对齐，在 第一标尺和第二标尺的中点各设有第一气泡和第二气泡；所述第Ξ固定杆和第四固定杆两 端安装有安装座，安装座可沿第一固定杆和第二固定杆移动。
[0006] 作为优选，所述第一固定杆和第二固定杆均通过L形状的固定支座安装在模型箱 内壁上，在固定支座上安装有旋紧螺栓，旋紧螺栓与固定支座螺纹连接，在旋紧螺栓的头部 安装有橡胶垫。
[0007] 作为优选，所述调整装置包括调节螺栓，调节螺栓的端部活动连接在第一固定杆 上，调节螺栓通过螺纹连接在固定支座上。
[0008] 作为优选，所述安装座设有凹槽，安装座通过凹槽沿第一固定杆和第二固定杆移 动。
[0009] 作为优选，所述安装座安装有带凹槽的滚轮，滚轮沿第一固定杆和第二固定杆移 动。
[0010] 作为优选，所述滑块上安装有包裹微型雷管的防爆盒。
[0011] 作为优选，所述球形装药包含使用保鲜膜制作的球状的壳体，壳体内设有主装药， 壳体上延伸有圆柱形开口，在开口内设有与主装药连接的导爆索，导爆索与主装药之间设 有传爆药，在圆柱形开口上套有热缩管。
[0012] 作为优选，所述主装药包含两个半球形装药，在一个半球形装药中设有用于放置 导爆索的通孔，两个半球形装药通过虫胶漆粘接成球状。
[0013] 作为优选，所述传爆药为太安炸药，主装药为8701炸药，传爆药与主装药质量之 比为1:9。
[0014] 在本发明中，第一固定杆、第二固定杆、第Ξ固定杆和第四固定杆的需要进行校 核。a.材料强度校核
[0015] 考虑最不利条件下和最不利部位的强度是否满足工况要求，适配器的承重器件主 要是固定杆件。假设固定杆的承重模式按简支梁计算，则杆件的中点处为最不利部位。杆 件承受的载荷包括杆件自重和承载装置（如爆炸装置、防护盒）的重量，自重为作用于杆件 整体的均布载荷，承载重量为作用于杆件中点的集中载荷。第一固定杆的轴线为X轴，第Ξ 固定杆的轴线为Y轴。
[0016] 对于X轴向固定杆的承载进行分析，包括X轴向固定杆自重，为均布载荷；Y轴向 固定杆重量和承载装置重量，为集中载荷，作用于X轴向固定杆的中点。
[0017] X轴向固定杆弯曲应力和剪切应力计算公式：
[0020] 对于Y轴向固定杆的承载进行分析，包括Y轴向固定杆自重，为均布载荷谏载装 置重量，为集中载荷，作用于Y轴向固定杆的中点。
[0021] Y轴向固定杆弯曲应力和剪切应力计算公式：
[0024] 则材料抗弯强度校核公式为： 阳02引 σ"σy<n[σW]妨 W26]τX，τy<n[τJ(6)
[0027] 其中，1χ，ly分别为X轴向固定杆和Υ轴向固定杆的长度（m) ;Μ。为承载装置的重 量化g) ;g为离屯、加速度（m/s2) ;W,为抗弯截面系数（m3) ;Α为固定杆的横截面面积（m2); p为材料密度化g/m3) ;〇y，Oy为X轴向固定杆和Υ轴向固定杆危险截面的最大弯曲应力 (Pa) ;τ、，Ty为X轴向固定杆和Υ轴向固定杆危险截面的最大弯曲应力（Pa) ;η为安全系 数；[oj为材料的最大许用弯曲应力（Pa) ;[tJ为材料的最大许用剪切应力（Pa)。
[0028] b.结构的固定强度校核
[0029] 结构固定强度指适配器橡胶固定支座与模型箱的连结强度，需满足固定强度大于 在离屯、加速度下的适配器与承载装置的总重量。由于游标尺和滑块的位置可调，适配器的 重屯、不一定在橡胶固定支座分布的中屯、位置，重量分布并非均匀的分布到每个橡胶固定支 座上。因此在计算结构固定强度时，应考虑最不利情况。即承载重量按最大偏屯、分布分配 到某一个橡胶固定支座上。
[0030] 因此，结构固定强度校核公式为：
[0031]
(7)
[0032] 其中，W为偏屯、系数；啡为固定支座数量；[円固定支座最大固定力（脚。
[0033] ②固定杆可许变形量设计依据
[0034] 固定杆可许变形量是指，离屯、机运转过程中适配器杆件变形引起的爆炸装置位置 最大允许位移量。因此，适配器在高离屯、加速度和最大承载情况下，各杆件的变形量应当满 足一定精度，W保证依靠适配器所固定的装置不会在离屯、加速度的作用下出现位置上的较 大偏差。考虑最不利情况下，离屯、加速度最大，承载载荷最大，承载载荷作用于各杆件的中 点，此时的晓度应当包括X轴向固定杆的最大晓度和Y轴向固定杆的最大晓度之和，其计算 公式为：
[0037] 固定杆可许变形量的校核公式为：
[0038] Wx+Wy<[W] (10)
[0039] 其中，Wy，Wy为X轴向固定杆和Y轴向固定杆的最大晓度（m) ;1为截面惯性矩（m4); E为材料弹性模量（Pa) ;[W]为离屯、机水下爆炸试验许用最大距离误差，即精度范围。
[0040] ③固定杆尺寸设计和材料选择
[0041] 由于离屯、机水下爆炸试验所用模型箱尺寸为1200X700X900mm，故设计X轴向固 定杆长1100mm，Y轴向固定杆长600mm。上述尺寸可确保模型箱空间能容纳固定杆的最大 尺寸。
[0042] 根据强度校核和可许变形量指标，确定固定杆采用20X30mm矩形截面，材料选用 6063侣合金。侣合金的材料密度为2. 71X103kg/m3,其力学参数分别为：弹性模量70GPa， 泊松比0. 33,抗弯强度85. 5MPa，抗剪强度49. 4Mpa。
[0043] 防爆盒的设计，①设计依据：离屯、机水下爆炸试验采用的爆炸装置起爆序列为雷 管一导爆索一主装药，主装药爆炸将产生球面爆炸波作用。为消除雷管爆炸冲击波和破片 对主装药球面波的干扰，应设计防爆盒对雷管进行专口防护，使之具备防护雷管冲击波和 破片的能力。
[0044] 由于雷管的药量仅为8mg，经估算爆炸后产生破片能量小于冲击波能量，故防爆盒 的防护依据主要考虑能否抵抗雷管冲击波作用。
[0045] 球形装药在无限空气介质中爆炸时，空气冲击波峰值超压可用下式计算：
[0046]
[0047] 防爆盒材料的极限抗压能力计算式为：
[0048] APmax< [門（13) W例式中，APm-无限空气中爆炸时冲击波的峰值超压，APm=P-P。，（106Pa) ;P-空 气冲击波波阵面上的峰值压力：（l06pa) ;P。一空气中的初始压力，（l06pa)。C-TNT的装药 量，化g) ;R-距爆屯、的距离，（m) ;F二r/Ci-i-比例距离，（m/kgi/3) ;r-测点距爆屯、的距 离，（m) ;APm。为最大峰值超压，（l06pa);的为防爆盒的极限抗压强度，（l06pa)。
[0050] ②尺寸设计和材料选择
[00川 防爆盒尺寸为lOOmmXlOOmmX70mm，采用A3钢，壁厚3mm。防爆盒固定在滑块上， 可随滑块滑动；防爆盒分为主体部分和盖体部分，两部分通过插销连接，可将盖体部分拆卸 后在主体内设置雷管；防爆盒主体部分设有用于引出雷管脚线的通孔；防爆盒在侧壁上设 有间距1cm设置直径1mm的卸载孔。
[0052] 在本发明中，每个橡胶固定支座通