CB Z 272-2004 水面舰艇舱段模型水下爆炸试验方法.pdf

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1、4也- FL 1905 ，、吨n司曰CB/Z 272-2004 Experimental method of under of undenvater explosion for compartment model of surface ship 2004 02-16发布2004-06一01实拖国防科学技术工业委员会发布一目。本指导性技术文刊的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本指导性技术文fi由中国船舶重工集团公司提出本指导性技术文fI由中国船舶工业综合技术经济研究院归口。本指导性技术文fj：起草单位：中国船舶童工集团公司第七0二研究所。本指导性技术文fI主要起草人：李玉节、刘建湖、潘建

2、强、赵本立、李国华。、CB/Z 272-2004 I CB/Z 272-2004 水面舰艇舱段模型水下爆炸试验方法范围本指导性技术文件规定了水面舰艇舱段校型水下非接触爆炸试验（以下简称舱段t.Q:型试验的试验要求、方法和测量结果的处理。本指导性技术文件适用于水面舰艇舱段模型水下非接触爆炸时的冲击环境、安全半径及结构和设备的动响应如！:fit 2 规范性引用文件下列文fI中的条款通过本指导性技术文件的引用而成为本指导性技术文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本指导性技术文件，然而，鼓励根据本指导性技术文付达成协议的各方研究是否可佼用这些文fl

3、0的最新版本。凡是不注日期的引用文刊，其主盖新版本适用于本指导性技术文件。3 GJB 150. 1日军用设备环挠试验方法冲击试验JG 623-1989 电阻应变仪试行检定规程CB/Z 260 1996 舰船抗水下烬炸压力测垃方法符号表1所列符号适用于本指导性技术文件。表1常用符号编号符号名称I A 加速度2 D 位移3 E 冲击泌的能流密度4 f 频率5 g 重力加速度6 I 神击波的压力冲it7 模型的几何尺度8 原型的几何尺度9 m 质m10 p 冲击波压力峰值11 R 测占距士1药包的中心距离12 R 舱段损型的Ji;全半l13 t 时间14 T 水下炼到气泡！出动用别15 u 1 !

4、llJ.大于一个气i包半径。该试验水域内的水流动这度对炸药包布放距离的改变，应以不影响试验纺织为原则。4.4 相似性4. 4. 1 模型相似性舱段悦罚J(iJ ，；构尺寸与原别（实自行的结构尺寸按公式（1）纠iibt : l =l,11,. 儿何细尺比710.110，难以制造的细部结构，如肋自剖面等的儿l）形状可以改变，但它的刚反应符合模拟条件。舱段内的设各宜川l质J,t块棋拟，其质f,t以及与Ji:.装戚到成的系统司有加！率应与实船成比例。舱段棋烈的材mri:取与实船相同的材质。此时似！舱段与实船舱段问满足公式（2）公式（9的相似律：) l ( . . . . . . . . . . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2) mm =m, Ij (3) rmP &m =&, tm = t, I l, fm = J,)., Dm = D, II vm 几Am =A，J 上述公式巾，！iif标m的表示t!:i！，命下怀p的表示原型。当由T纯i尺比等原因，模型！材料无法取与原型相同材料时，在相似关系中应考虑）（！性极t；和1质），t密度的影响。4.4. 2 水下爆炸的炸药包质量和距离相似性舱段才且用试验使用的水r:J:li1-i包i且常采用TNTJc）

6、；形你装炸药包域水小兵器用或专门ihrJW:的炸药包。试验时选JUll0炸i!.j包J式和i:iiJ.j包Ei税！iFl0 WE /l与阿根据实白白的要求技公式（10）、公式（11 ）确定炸药包水干m:tt0作川在模型丰11实加上的特征多数分别满足公式J( 12）公式（16）的相似关系zJ凡f几：. . . ( 10) . ( 4) . ( 5) . ( 6) . ( 7) . ( 8) . ( 9) 一2 L CB/Z 272 2004 Rm二R,If.( 11 ) 凡m= pmP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .( 12) mp I A

7、., . ( 13) Em =E, l. . . . ( 14) Im！，！I. . . . . ( 15) Tm= T, II . . . . . . ( 16) 上述公式中，117下标m的农示核型，销下标口的表示原！104.5试验工况4. 5. 1 舱段模型试验时的炸药旦、炸药包与模型的相对位置和爆炸次数应根据试验日的、模型缩尺比、战术指标及用回环拢的安全并参照GJBl50.18的规定确定。4.5. 2 对于研究冲击环绕为主要日的的试验，炸药包应置于极型的斜下方，每个距离上爆炸两次，共五个UE肉。离摸到Iil近的炸药包与模烈的11：线应与水平面成45角，此距离等于安全半径尺。保持炸药包深度

8、不变，由ili!Ll近的五个距离分别为安全半径R的2.5、I.9、I.5、I.2和门.0倍。试验时爆炸应由远到近。也可1日据要求的冲击速度值，用试验方法找出炸药包的距离，但此距离不得小于尺。4.5.3 对于研究J;:.全，！.径为主要日的的试验，炸纠包的距离应分别为去全、！径R，的I.5、I.2丰III. 0 倍，方位与研究冲市环境的试验相同。若向未找出安全半径则继续缩小怨炸距离。每个位置馁炸次，防止累积效应。4.6试验记录4. 6. 1 试验耍京、测量系统仪器状态、测试数据应记录在试验记录表格中。4. 6.2 可采用高1:摄影、日这录像戎相机拍摄记录舱段校烈试验的运动过程和试验状态。4. 7

9、 7）下爆炸时序控制宜采用水下j:i,（炸时序仪控制炸药包的爆炸手11x1iirnt在系统实施白动议作舱段模型水下爆炸试验的时序可按农2。表2自由段技型试验的时序时序I 2 3 4 5 日7 自时间10 自6 5 I 0.2 。3 30 s 启动控制启动磁.；启动出哩应变仪ii启动，；：；速ilJi. i巨记录起lt士t药停止各种动作器记录器机动、I衍摄影机仪复位包记录注：负值表示提iitrJU:. 5压力测量5. 1 测量系统的技术条件5. 1. 1 水下爆炸压力拟rj:fil：系统包括FF.力传！：、信号传拍电缆、前置放大器和I记录器。5. 1. 2 压力传感器应只有水密性和l抗冲市性能，

10、绝线电阻应不小于1100Q，放形上升时间与被测信号的时间衰减常数之比应不太子0.03，在主1.ft范围内的阳值线性反应小于5%，是.f范因为I lPa100 ！Pa. 5. 1.3 信号传衍电缆应采用低叹声向轨射频电缆。5. 1. 4 放大器应选）11l且压型放大器，输入阻抗应大于l102Q，上限频率不低于l!lllz，与传感器还为一休的放大器所只有抗强I巾的能力。5. 1. 5 记录器宜选川j高边Ci.采集仪，采样频率I：在不低于10lllz,A/D交挽位数不小于！Obit，有提前触发功能。5.2压力传感器安装3 “ CB/Z 272-2004 5.2. 1 在白白j蜀中测业压力时，有方向性

11、要求的传感器其敏感丽的法药方向应去直冲击波运动方向。5.2. 2 测最模型表面的冲击波压力时，仍！:f;器的敏感面应与吉IitlJ物表面齐平或靠近纣构物表面。5.3 测量系统的校验和检查5. 3. 1 放大器和记录器除按常规进行年检外，压力洲最系统阿按Cll/Z260-1996中附录A规定的方法进行系统校验。5.3.2 对己校验过的压力测芷系统，在正式试验前，应检查灵敏度有无明显变化。根据被测压力的大小选择炸纠包药i圭和l煤炸距离行压力测班，实；则值与理论值比较，相对误差小于10%时可以使用，否则应重新校验。5.3.3 每次试验前应检查传感器的绝线电阻。连续试验过程中，应根据实测波形判断洲经系

12、统工作是否正常，白白场中的/ti击波压力时间曲线IE.为核指数规律衰减的设形，如波形出现崎变，应停止试验，检查原肉。5.4丑tfil:方法5. 4. 1 按5.2要求l叫定传感器，并与放大器、记录器和信号传轨电缆组成系统后，经确认符合要求，可进行水下爆炸压力洲最。5.4.2 记录器量程应由信号最大电压确定。对于TNT球形铸装炸药包，信号也压按公式【17）估算gum 52 3crv川IR)1 x K. . ( 17) 式中zUm压力信号也压估n值，单位为ti5伏（mV): K。一一压力il!tj111：系统灵敏度的数缸，单位为宅伏每兆怕（mV/i!Pa）。其他类型装药，按有关公式估算电压值。测最

13、极！表面压力时，信号也ffi按公式（17）的估算iii:应再放大一倍5.4.3 记录冲击波压力的采样步民通常Ill1 s，研究压力波上升沿时用0.1 s采样，总有效记录氏度应不小于10倍冲击波时间衰减常数，触发提前提为10%。若需记录两次压力波，则有效记录长度应不小于1.2倍气泡脉动周期，触发提前封为5%。5.5 测量结果的处理5. 5. 1 压力峰值和时间衰减常数5.5.1.1 对测量的压力时间曲线，宜按Cll/Z260-1996中5.4.1.l的公式作零线修正，也可按本指导性技术文iI附录A作零线修正。5.5. 1. 2 从作过零线修正的压力时间曲线上渎职最大山压值um，压力峰值pm按公式

14、（18）计算：pm =Um/Ko .” ( I 8) 5.5.1.3 压力冲最I按公式（19）、公式（20）计算：I= f, P(t)dt ( I 9 ) 11=8410-1v1吨Vlf/R）斗飞.( 20) 冲击波衰减时间常数mIll实测汲形技公式（21）计算z。m=I I凡.。I) 式中zm一一实测冲击波衰减时间常数，单位为秒（s）。Ill计算机绘制压力时间曲线，囱上应标明压力自主值、时间衰减常数、试验日lJ、试验序号、训点编号、炸药TNT当盐和Ii!rn点距离等试验要素。5.5.2模型表面压力波形当传感器的敏感面与舱段纠构物表面齐平时，所得的压力以形即为舱段约构物农田上的压力n:布：当传

15、：！.的敏感团与舱段纣构物表面有一定的距离时，所得的压力设形为双峰，需经过线性问归幻llJ真实的外表面压力岭值。线性问归方法参J!(Cl3/Z260-1996的附录R。6 应变测量4 CB/Z 272 2004 6. 1 测军系统的技术条件6. 1 . 1 水下爆炸模型结构动态应变训fi1:系统包t1i应变片、信号传输电缆、桥盒、动态应变仪和记录器。6. 1. 2 应变片段选择小的儿何尺寸，迫常选JIJ标距3nm、阻值为120Q、过程为0ll20000川、阻值差小于0.5 Q的同一厂家生产的同一型号批以；和灵敏度系数的应变片。6. 1. 3 信号传输电缆宜采月im屏蔽层的四芯专用电缆。6. 1

16、. 4 动态应变仪应选用JJG623-1989中规定的A级或B级精度仪器其基本误差在士I%Ji. 2 ll 以内，线性皮误差在1%以内，！f主频带宽度的范阳为OHzZkHz，有低迎滤波功能。6. 1. 5 记录器可用磁带记录器或信号采集仪。磁带记录器的频率范围为0llz 2 kllz o信号采集仪的采样频率应不小于20kHz, A/D交换器位数不小于10bit，有提前触发功能。6. 2应变片粘贴6. 2. 1 贴片环境应无腐蚀性气体，温度在530CLi lTI内，相对湿度小于85%。6.2.2在加l点位置区域应用细砂轮或角磨机消除被测结构物的表面氧化层、泊污和l锈渍等。然后用r皮打光，佼结构物

17、表面粗糙度达到6.3且mor皮打磨的痕迹应与应变片纵向粘贴方向成45章、l线，打陋的面积为应变片面积的三ff至五倍。贴片时，应使应变片上的纵向和横向基准线与被测试件表面测点上所划的纵向、棋向定位线相重合。粘结剂宜采用快干胶水，粘贴时应将粘贴层中的气泡挤出。6. 2.3经烘干或臼然干燥24h后的应变片与试fI 0之间的绝缘也阻应大于50llQ。检查合格后可焊接测盐导线，并用密封胶封盖应变片及接头，涂胶面积应为应变片面积五倍至六倍。用应变仪检查平衡，应变漂移鼓应不大于士10肘。6.3测量系统的校验和检查6. 3. 1 动态应变仪和l记录器除按常规进行年检外，应将向变片粘贴在静态llJi.动态标准上

18、进行应变测过比较试验测最值和1理论计算值的误差，确定应变测量系统的误差量级。6.3.2 试验前应预先调整各应变坝tl:fit）远远的平衡。若无法平衡则应，检查原囚，必要时应变换2月鼓导线、补偿应变片，甚至重贴扭l最工作片。6.3. 3 在连续试验期间，JIJ标准信号检验每一测量远远的系统稳定性，次数不少于三次，并以此作为应变数据的标定系数。6.4测量方法6. 4. 1 宜采用惠斯顿半桥按法进行动态应变测封。测盘时，粘贴在与被测试fI：同质板材上的温度补偿片宜置于工作片的相同环境中。6.4.2记录器的上限频率应不小于应变仪的上限频率2k!lz。转换成数字景时的采样步长为50ll s 记录氏度为气

19、泡脉动周期的！.5倍，触发提前鼓为10%,6.5 测量结果的处理6. 5. 1 对测量的应变时间曲线，应按附录A作零线修正。. 6. 5.2 从作过零线修正的应变时间曲线上读取政大电压但u.技公式（22）计算毅大应变值c.:&m =&,Um/U, . C42) 式中：&m一一il豆大应变值38一一应变标定位：u.应变时间曲线上读取最大山压值，单位为毫伏CmV) ; u，一一应变标定也压值，单位为？；：伏CmV）。用计算机绘制应变时间曲线，图上应标明正负应变的i击大值、试验日期、试验序号、;J;!tl点编号、炸、王1jTNT当！：1t和I制tl距离士丁试验要素。6.5. 3 拟招试验要求可对应变

20、曲线作付氏谱分析，研究该点的频域忖性。7 加速度（速度、位移）到ljhl 7. 1 测量系统的技术条件7. 1. 1 水F炼炸冲击加速度测量系统包扫加速度计、信号传输电缆、电荷放大器和l记录器。5 CB/Z 272 2004 7. 1. 2 加巡皮vtJ苛具有抗tp击性能其:j率范固和J,:Ti！苦与训：.（处的频率要求相远应。设在干:Jili :1处结构上班1点的上f,l！勿j率为JOkl!z,1,:f不小TI 00000 ml s；设各上割J.气的：限fl!ctJ;!kHz, :l1l:li不小于1000mis：加边度计的白振频率脱不小于测量极率的三倍。7. 1. 3信号传价也缆阿采用低盼

21、卢JjJ缆。7. 1.4 It布放大器和记录嚣的上l颇象与如rjJ，立的扳平范回应相同，fiJl丰应低于0.5Hz。记录器可用磁1i ：记录成f口号来11仪。信号采集仪的采行频率应不小于；i！炕上限频率的10倍，AID交换器位数不小于12bit，有提前触发功能。7.2 加速度计安装7. 2. 1 ；则点院选择在tr构成设各刚度较大的那位。7. 2.2 力lli草皮i,. 在采用绝缘安装，可安装在二个相互Ii宜的方向上。l1nJill度计可Jj宝安装在被测约十lJ物上，也可i且过安装块安装，安装力t应恰当。7. 2. 3 加速度i1i主接电缆的踪母拧紧后应川胶布粘牢，也缆先I111定在加这度计上

22、，再沿试11表面向定并从运动幅度fil小处离开试件，7. 2. 4 w要时，宜使用机械滤波碍，减小冲击加这皮波形的零凉现象。7. 3测量系统的校验和检查7. 3. 1 加速度计、电衍放大器和1记录器除按常规进行年检外%i.在加If校准部上，用标111信号进行校验，消除系统偏差。对试验过和超过一用以上的试验，校验次数宜不少于三次，以其平均值作为标定系数。7.3. 2 一次燃炸试验约束，应检Ji加这皮以形。注意适时调将迫近盘尉，若波形发生畸变所停止试验杏找原肉。7. 4测量方法7. 4. 1 JI!.衍放大器的fil:li可根据现论估算的加这度政级成经！YJ:设置。也荷放大器的输入0按加速度计的灵

23、敏皮设虫，输出也ffJill常设笠0. 5VIV.频率？占用为0.211z！Okllz时，转换成数字jI i：的采样步长不:K于10 s：频率范因为0.211zlk!lz时，转换成数字邦的采样步氏不大于100 s.磁带记录器的fl！来范因为OllzlOkllz，输入J,l与电荷放大器的偷山电ffi相匹配。采样总Kl立为气泡脉动周期的1. 5衍。触发tl.11tr是为10%。7.4. 2 压电加Ji：度计名有“首次零部现象”，ep;ri炮爆炸试验的加If段时间ctot坛的零；t,t较大，则其试验IIB ti:J!IJIJ去。7.4.3 If度及价移测11：可通过对11口述度时间曲线积分求得。7.

24、5如l量结果的处理7. 5. 1 对测td.的加速度时间曲线，应按附录A作零钱修正。J)jjiE弦加Jill标定信号的10个相邻iE负峰但绝对值的平均值作标定系数。7.5.2 从作过军线修正的加这度曲线上读i仅最大Itffi值um，按公式（23）计算Ii豆大力日迷皮值A:式中：u u_ A=Ax一L也U,U机A一一加If度最大值，单位为米每秒平方Cm/s):A . 一加速度拓、定值，单位为米每秒平方（m/s2);um 力uli：度训政信号最大电压值，单位为伏（v ); u 一一加边度标定信号平均由幸值也Ff值，单位为伏CV);u q一一加速度标定时也荷放大器输llJlil: l.里的主捕，单位

25、为，立伏CmV）。U . .加Jili度担！比tnt电荷放大器销山Jil:l的数倪，单位为宅伏CmV);(23) 川计算机绘制IJU边度时间曲线、速度及优移时间曲线，凶上应标明加j卓皮、Ji：度和位移的正负坛大值、试验日JUJ、试验序号、训点编号、炸药TNT当J,J,fll Jrj点距离7试验要奈。7.5. 3 加速度时间曲线的基频分t，（可参照附录B的方法进行平滑，也可用低通滤波器进行浓浓。7. 5.4根据试验要求可对加速度曲线作付氏话分析研究该点的频率付性。对胎空典型以1点的加边皮曲线归作冲击ii分析。计算单臼由反对基础激励的响应时，可采用奥阶罗cohara）法或ft条函数法。6 一一一一

26、272-2004 CB/Z 一一，曲线对计算方法进行校核。1 应按图计算冲击话时，7.5.5 (981m/s, !Oms) 半正弦波1 o 1 0 I 0 10. Io (mwE) 时民割川1 o 10 1 o 10. 1 o HZ)半正弦加速度曲线冲击i苦颜串图1策片仪冲击i吉测量8 簧片仪E程范围为Hzo Hz 15 低tiii策片仪频率范围为5llz, llz 370 簧片仪的技术条件中频策片仪频率范围为208. mis。2m/s6 可刚性安装成互相,ir，宜的三个方向。根据测？在需要，簧片仪安装货片仪宜ti:装在加速度！tl点的附近：8. 2 用理论方法确定资片仪的量程：在落体式冲击台

27、上进行lP而校准，测量系统的校验和检查宜在振动台上测走资片的频率：8.3 讨苦1每条策片的参与囚子。划tt在戈1J版上应拨动J片，划ti丰11妇l极r.:v.按触良好，在试验前应检lt我片仪的戈1J版是否光滑平拦，回riir止消晰的划痕。在如l扳上i己i仅下划板，j:),炸试验完毕，2瓦片I范；在划扳上留下最大！击报fJJ位移主lj痕。测量方法只:tt试验时，8.4 并填写J.ll i主数显微镜或钢直尺读出主1t反上每个振子的政大正负位移，试验Ii号和扭ltl点号，录试验日期、在专用的记录农中。7 CB/Z 272-2004 8.5 测量结果的处理策片仪ii;！挺得到的位移ii：值DP按公式（

28、24）计算，速度i悲值v，按公式（25）计:l1:D, =DIr V, = D(2）1000 式中zD，一V:移谱值，单位为毫米（mm); D一货片振子最大位移的数值，片振子的参与冈子：单位为毫米（mm); v，速度i吉值，单位为米每秒（m/s); 产一策片频率的数值，单位为赫（llz）。. . . . . ( 24) . (25) 月计算机绘制策片仪测茧得到的冲击1世图。在图中应注明试验日期、试验序号、测点编号、炸药TNT当量和！测点距离等试验要素。9 舱段模型与水面舰艇原型的冲击环境换算舱段模型与水面舰艇原型的冲击环境可通过数值计算的方法进行问按换弈。由舱段模型试验得出的冲击环挠换:l1为

29、水面舰艇原型该舱室的冲击环境的具体方法为z8 a) 进行舱段模型试验，得出舱段模型的冲击环绕数据：b) 对该舱段r!r1进行水下爆炸动响应的数值分析，得出动响应的数值分析结果：c) 迫过舱段模型的试验结果与计算结果的比较，修正计算模型，使舱段模型的计算结果与试验纣果拔近：d) 应用修正后的舱段技型模拟方法和l计算方法，对实船进行水下爆炸动响应计算，得出水面舰艇的ji击环境。一一CB/Z 272-2004 附录A（规范性附录）试验测量曲线的零钱修正方法试验得到的测量曲线，若有效数据处理氏度为N，取试验曲线的零线上与NllO:IJ长的数据段凡，计算其平均值孔，按公式（A.1）对试验测量曲线的数组进

30、行修正。B(i) = A(i)-A0 (A. I) 式中2B(i）一零线修正后的试验测盐曲线的数纽：A(i）一一采样得到的试验测量曲线的数组：A一一试验测量曲线的零线数值的平均值。9 一10 CB/Z 272 2004 附录B（资料性附录）加速度时间曲线的平滑方法对加i道度时间曲线进行平滑处理时，使用五点平滑时按公式CB.I）计算z式中2A(I) = 3 G(l)+2 G(2) + G(3)-G(5) I 5 A(2) = 4xG(l)+3 G(2)+2 G(3)+G(4)/IO A(i) = G(i-2)+ G(i-1)+ G(i)+Gi + l)+G(i+ 2)/ 5 A(N-1) = G(N -3)+2xG(N -2)+3xG(N一1)+4G(N)/10A(N) =-G(N-4)+G(N-2)+2 G(N-1)+3 G(N)f 5 A(i）一一平滑处理后的加法度数组：G(i）一平滑处理前的加速度数纽：N处理数据终点. ( B. I)