63559舰船抗水下爆炸压力测量方法 标准 CB Z 260-1996.pdf

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1、公日 中 国 船 舶 口 二业 总 公 司 部 标 准 c s / z 2 6 0 -9 6 舰船抗水下爆炸压力测量方法 1 9 9 6 - 0 9 - 0 3 发布 1 9 9 7 - 0 4 - 0 1实施 中国船舶工业总公司发 布 中国船舶工业总公司部标准 c B / z 2 6 0 -9 6 分类号 : v1 l 舰船抗水下爆炸压力测量方法 1 范围 1 . 1 主题内容 本标准规定了水下爆炸压力测试方法， 测试系统的技术条件和测试要求 1 . 2 适用范围 本标准适用于水下非接触爆炸时自由水域中冲击波压力和实船或模型表面冲击波压力的测量 2 引用文件 J I G 6 2 4 -8 9

2、 压力传感器动态校准 3定义 主要符号及说明见表 1 表1 符号说明单位 P 冲击波压力峰值 M Pa 0 冲击波时间衰减常数K S Ko 压力测量系统灵敏度mV/ M P a R 测点距炸药包中心的直线距离 m I 冲击波的压力冲量， 为冲击波对时间的一次积分值 M R , 5 V - 冲击波压力信号的最大电压值 mV 0 - 冲击波时间衰减常数测量值P6 W 炸药包的T. N. ! 当量k g R 炸药包T. N. 7 当量的半径 m 4 一般要求 4 . 1 测试系统的构成 水下爆炸压力测试系统由传感器、 放大器、 记录器和电缆组成。 4 . 2测试系统的技术条件 4 . 2 . 1 水

3、下爆炸压力测量用传感器应具有良好的抗冲击和水密性能， 绝缘电阻应不小于 1 0 0 1 2 ， 上升 时间与被测信号的时间衰减常数之比应小干 。 . 0 3 ， 在量程范围内线性度应小干 5 %0 4 . 2 . 2 放大器应选用电 压型放大器， 输入阻抗应大于1 0 Q ， 上限频率不低于1 M H z ， 在2 . 5 H z 到 1 中国船舶工业总公司 1 9 9 6 - 0 9 - 0 3 批准 1 9 9 7 - 0 4 - 0 1 实施 1 C B/ z 2 6 0 -9 6 MH z范围内线性度小于5 %， 与传感器连为一体的放大器应具有抗强冲击的能力。 4 . 2 . 3 记录

4、器应选用高速信号采集仪器， 采样频率应不小于1 0 M H z , A / D变换器位数不小于l O b i t , 有提前触发功能。 4 . 2 . 4 采用低噪声同轴射频电缆。 4 . 2 . 5 测试系统所用的仪器仪表应计量检定合格， 组成的测压系统总的幅值线性度应小于 1 0 % 5详 细要求 5 . 1 压力传感器 5 . 1 . 1 在自由水域中测量压力时， 有方向性要求的传感器其敏感面的法线方向应垂直冲击波运动方 向。 5 . 1 . 2 测量实船或模型表面的冲击波压力时， 传感器的 敏感面应与结构物表面齐平或尽量靠近结构 物表面。 5 . 1 . 3 传感器离炸药包的距离不能小

5、于球形药包半径的 1 0 倍， 其他类型的炸药包参考有关公式进行 换算 5 . 2 测试系统 5 . 2 . 1 选用的传感器须按J J G 6 2 4 规定的方法进行校准 5 . 2 - 2 传感器、 放大器、 记录器和电缆组成的测压系统应按照附录 A( 补充件) 规定的方法进行系统校 验 5 . 2 . 3 对已经校验过的压力测试系统， 在正式试验之前， 应检查灵敏度有无显著变化， 根据被测压力 的大小选择合适的药量和爆炸距离作压力测量， 实测值与计算值比较， 相对误差小于 1 0 %时， 可以使 用， 否则须重新校验。 5 . 2 . 4 每次试验前应检查传感器的绝缘电阻， 连续试验过程

6、中， 应根据实测波形判断测试系统工作是 否正常， 自由水域中的冲击波压力时间曲线应为按指数规律衰减的波形， 如波形出现畸变， 应停止试验， 检查原因。 5 . 3 测试方法 按 5 . 1 条要求固定好传感器， 并与放大器、 记录器和电缆组成系统后， 经确认符合要求， 可进行水下 爆炸f 力测量。 记录器的量程由信号最大电压来确定， 对球形 T . N. T铸装药包信号电压可按公式( 1 ) 估算 V- =尸 ，X K = 5 2 . 3 X ( Wv a / R) “ X K o ” ” “ ” ” ” “ ” “ “ “ ( 1 ) 式中， R) I O R; 其它类型的装药， 按有关公式

7、估算电压值 测量实船或模型表面压力时， 信号电压按上式再放大一 倍 5 . 4 测试结果的处理 5 . 4 门压力峰值和时间衰减常数的判读 5 . 4 . 1 . 1 对所测的压力波形按公式( 2 ) 作零线修正: V ; 一 V ,;, 一 1 . Y vm 7 i- , ( 2 ) 式中: V ; 修正后的信号值; V实测的信号值; J 根据波形选择， 一般取 2 0 I 数据点序号， ; =1 , N; m 波形最大值的序号; N压力波形采样长度 。 C B / z 2 6 0 -9 6 从作过零线修正的压力波形上读取最大电压值v ， 压力峰值 P ， 按公式( 3 ) 计算 : 乌口

8、玉凡 一- 邢 P 压力冲量了 ， 按公式( 4 ) 计算: ， 一 丁 so P ( t ) d t ( 4 ) 式中， B一冲击波时间衰减常数 p s ， 按附录 A( 补充件) 公式( A 3 ) 计算。 5 . 4 . 1 . 4实测的冲击波衰减时间常数 0 - 按公式( 5 ) 计算: ” ， 一 I7 5- ” ” “ “ ” “ “ “ . ” “ “ ” ” ” ” ” ” “ ” “ “ “ ( 5 ) 5 . 4 . 2实船或模型表面压力波形的处理 如果传感器的敏感面与结构物表面齐平， 则所得的压力波形即为结构表面上的压力载荷; 如果传感 器的敏感面与结构物表面有一定的距离

9、， 所得的波形为双峰， 须经过线性回归得出真实的外表面压力峰 值， 线性回归方法可按附录 B ( 参考件) 。 5 . 4 . 3压力波形的绘制 压力波形由X -Y 绘图 仪或计算机 绘出， 图 上应标明压力峰 值、 时间衰减常数， 还要注明 试验日 期、 试验序号、 测点编号、 装药重量和测点距离等。 5 . 4 . 4 试验数据记录表填写 应按附录C( 参考件) 的数据表格填写试验记录。 C B/ Z 2 6 0 -9 6 附录A 水下爆炸压力测试系统校验方法 ( 补充件) Al 适用范围 本方法适用于水下爆炸压力测试系统的系统灵敏度、 幅值线性度和响应频率上限的相对标定方法。 A 2 压

10、力计算方法 T. N. . T球形铸装药包在无限大水域中爆炸产生的冲击波压力P( t ) 可按公式( Al ) 计算: P ( t ) =尸 ， e - , / e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .P m e 二( A l ) 冲击波压力峰值按公式( A2 ) 计算: P -=5 2 . 3 X ( W1 / 3 / R ) 1 13 ( R) 1 0 R , ) ” ” “ ” ” ” ” ” ” ” ” ( A2 ) 冲 击波时间衰减常按公式( A 3

11、) 计算: 0一8 4 X ( W1 / 3 X ( W / a / R ) - 0 . 23 ” ” ” ” “ “ “ “ ” ( A3 ) 要求 测压用传感器、 放大器、 记录器、 电缆等均应检定合格。 对按有关规程， 规定检定合格的传感器， 放大器， 记录器， 电缆组成的测压系统， 仍应按照本方法 JI门L : 勺JqJ，J AAA 进行系统标定。 A 3 . 3炸药包为密度在 1 . 5 6 - 1 . 5 8 g / c m“ 范围的 7 . N. T球形铸状药包， 装药重量误差为 士2 %. A 3 . 4传感器与药球置于水下同深的水平位置。 A 3 . 5测点处应可忽略水面、

12、水底和侧壁冲击波反射的影响， 即反射波到达测点的时间比直达冲击波 到达测点的时间至少滞后 6 0 校验方法 系统灵敏度及幅值线性度标定 选取 n ( n=5一7 ) 个爆炸距离， 每个距离炸两炮， 共得 2 n个压力信号波形， 对波形作零线修 月.，月 洲月q月勺 AAA 正后， 读取2 n 个波形的电压峰值， 取每个距离所得的两个电压值的均值， 为该距离实测的电压V ，值， 按 计算公式( A 2 ) 可计算出 该距离对应的压力值P m ， 对应的灵敏度按公式( A 4 ) 计算: Ko二 V - / P ” ” ” ” “ “ ” “ “ “ “ “ “ ” “ “ .“ “ ( A 4

13、) 式中: P ， 一 第; 个距离时的爆炸压力峰值; V ， 一第i 个距离时的冲击波压力信号的 最大电压 值。 A 4 . 1 . 2平均压力峰值Pm ， 按公式( A5 ) 计算: E P - P ,二 一 全 n ” ” ” ” ” ” ” ” ” ” “ ” ” “ ” ” ” ” ” ” . ( A 5 ) 式中: P ， 一 第 i 个距离时的爆炸压力峰值; n -爆炸距离总数。 A 4 . 1 . 3 平均灵敏度x ， 按公式( A6 ) 计算: c B/ z 2 6 0 -9 6 仓 凡 K( A 6 ) 式中 K 第 I 个距离时的压力测量系统灵敏度; n爆炸距离总数。 A

14、 Q . 1 . q用最小二乘法计算系统的幅值线性度， 斜率C按公式( A7 ) 式计算: E P ,K， 一P m - K, ; C = 竺 乙 七 - - - - -坚 乞 P m ， 一P m E P - ( A 7 ) 式中: P - 平均压力峰值; K 第i 个距离时的压力测量系统灵敏度; P m i 第 t 个距离时的爆炸压力峰值; n -爆炸距离总数 截距 K按公式( A8 ) 式计算: Ka E P m ， 一P 2 P K; 才 = 1. 令 1 E尸 蕊 ， 一 P m E P.; r 片 1亩 咋 1 ( A8 ) 式中 P m 平 均压力峰值; K 第i 个距离时的压力

15、测量系统灵敏度; P . i 第 i 个距离时的爆炸压力峰值; n -爆炸距离总数 K- 一 压力测量系 统平均灵敏度。 A 4 . 1 . 5对应给定P 二值时的灵敏度 K 。 按公式( A9 ) 计算: Ko= K + C尸. 式中: K截距; C斜率 ; 尸 ， 压力峰值。 A 4 . 1 . 6幅值线性度按公式( A1 0 ) 计算; ( A 9 ) K。一 K K X 1 0 0 % 0( A1 0 ) 式中: Y 幅值线性度， 应不大于 1 0 % a ; Ko 压力值为P 二时的系统灵敏度。 A 4 . 2 系统上限频率的确定 从所得的波形读取波形上升沿的 上升时间t ， 系统的

16、上限频率按公式( A l l ) 计算: 一 告 ( A l l ) CB / z 2 6 0 -9 6 附录B 结构物表面压力载荷经验公式 ( 参考件) B2 测点处实测的入射波峰值压力 P ， 按公式( B I ) 计算: P; = 5 2 . 3 X ( Wv a / R) 结构物表面上的入射波峰值压力 P， 按公式( B 2 ) 计算: ( B1 ) 尸. ， = 5 2 . 3 X ( ( W v a ) 1 ( B2 ) R + B3 B 4 测点处实测的反射波峰值压力 P ， 按公式( B 3 ) 计算: P =5 2 . 3 X ( W I / R， ) , . , a 结构物

17、表面上的反射波峰值压力P ,按公式( B 4 ) 计算: ( B3 ) P= 5 2 . 3 X (一 W O ,5 t x C , R , 一一 2 ( B4 ) B 5 结构物表面压力载荷 P ， 按公式( B 5 ) 计算: 尸 一尸， +P 式中， P :测点处实测的入射波峰压， MP a ; 只结构物表面上的入射波峰压， MP a ; P , 测点处实测的反射波峰压， MP a ; P , 结构物表面上的反射波峰压， MP a ; P结构物表面压力载荷， MP a ; R -爆心至测点的距离， M; R , 假想的虚源 到测点的距离, m; A ll 实测的入射压与反射压向的时间差,

18、 s ; C , 水中声速， m/ s , ( B5 ) C a / z 2 6 0 -9 6 附录C 压力测量记录表 ( 参考件) 试验骗号 试验 名称 测 占 序号 位置 编号 传 感 器 型号 / 编号 灵 敏 度 mv / MP a 电 缆 编号 长 度 m 放 大 器 型号 编号 量程 瞬 态 t 己 录 器 型号 / 编号 通 道 号 量 程 V 采 样 速 率 触发选择 提前量 记 录 长 度 预 占 值 R m Pm MP. B P s 测 量 值 R m P , M N I MP , 5 B ,. 娜 备注 记 录校 对 C B / z 2 6 0 -9 6 附加说明: 本指导性技术文件由船舶理论与实验归口组提出; 本指导性技术文件由船舶工业总公司第七研究院第七O 二研究所归口; 本指导性技术文件由中国船舶工业总公司第七研究院第七O 二研究所负责起草; 本指导性技术文件主要起草人: 李玉节、 李国华。