(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211272424.4 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 中国船舶科 学研究中心 地址 214082 江苏省无锡市滨湖区山水东 路222号 (72)发明人 伍星星　汪俊　刘建湖　王海坤　 (74)专利代理 机构 无锡华源专利商标事务所 (普通合伙) 32228 专利代理师 过顾佳 (51)Int.Cl. G01M 10/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种水下近场爆炸下水射流载荷关键参数 测量装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种水下近场爆炸下水射流 载荷关键参数测量装置及方法， 涉及载荷测量技 术领域， 包括观测水箱、 测量模组以及置于水箱 内的箱型浮体、 多普勒光纤探针、 阵列式壁压传 感器和水下爆炸气泡； 多普勒光纤探针用于测量 水射流载荷撞击箱型浮体底板时正面测点位置 的速度时程曲线； 阵列式壁压传感器用于测量水 射流载荷撞击箱型浮体底板时背面测点位置的 压力时程曲线， 且正面和背面测点位置均与水下 爆炸气泡位置相对应； 测量模组用于基于速度时 程曲线计算得到水射流载荷撞击浮体前的速度， 还用于基于压力时程曲线计算得到水射流载荷 的直径。 本发 明装置采用间接测量方法获取气泡 水射流载荷关键参数， 解决了水射流载荷难以测 量的国际性大难题。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 115508047 A 2022.12.23 CN 115508047 A 1.一种水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量装置， 其特征在于， 包括观测水箱、 测 量模组以及置于所述观测水箱内的箱型浮体、 多普勒光纤探针、 阵列式壁压传感器和水下 爆炸气泡； 所述水下爆炸气泡置于箱型浮体的下方， 在气泡 失稳时形成水射流载荷； 所述多 普勒光纤探针伸入箱型浮体内部， 并贴近浮体底板的正面测点设置， 用于测 量水射流载荷 撞击箱型浮体底板时正面测点位置的速度时程曲线； 所述阵列式壁压传感器对应设置在箱 型浮体底板的各背面测点处， 用于测量水射流载荷撞击箱型浮体底板时背面测点位置的压 力时程曲线， 其中正面测点和背面测点位置均与水下爆炸气泡位置相对应； 多普勒光纤探 针和阵列式壁压传感器分别连接所述测量模组， 所述测量模组用于基于速度时程曲线计算 得到水射流载荷撞击浮体前的速度， 还用于基于压力时程曲线计算得到水射流载荷的直 径。 2.根据权利要求1所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量装置， 其特征在于， 所述阵列式壁压传感器的测量范围不低于0.1 ×2×Rmax， 且各个壁压传感器的间距不大于 8mm， 其中Rmax表示水下爆炸气泡演变过程中的最大半径。 3.根据权利要求1所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量装置， 其特征在于， 所述箱型浮体的特征包括长度L、 宽度D、 质量M、 吃水H、 密度ρsteel和底板厚度h， 各特征满足 如下设计条件： 其中， ρwater表示水的密度； Rmax表示水下爆炸气泡演变过程中的最大半径。 4.根据权利要求1所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量装置， 其特征在于， 所述箱型浮体采用能悬浮水面的钢制结构。 5.根据权利要求1所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量装置， 其特征在于， 所述观测水箱的主体材料为有机玻璃， 厚度不低于15 mm； 水箱边界交接处采用钢板强化， 有 机玻璃与钢板通过铆接连接 。 6.根据权利要求1所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量装置， 其特征在于， 所述测量装置还包括与测量模组连接的两个摄像机， 用于测量水下爆 炸过程中气泡的演 变 过程， 分别布置于观测水箱的侧面和底部方位； 其中， 位于侧面方位的摄像机用于获取水射 流载荷形成的时刻， 位于底部方位的摄 像机用于记录水射 流载荷初始形成过程中的尺寸。 7.一种水下近场爆炸下水射流载荷关键参数测量方法， 其特征在于， 所述测量方法基 于如权利要求1 ‑6任一所述的测量装置实现， 所述测量方法包括： 测量模组获取阵列式壁压传感器在各背面测点测量得到的气泡射流阶段的压力时程 曲线， 以及获取多普勒光纤探针在正 面测点测量得到的气泡 射流阶段的速度时程曲线； 基于压力时程曲线计算得到水射流载荷的直径， 基于速度时程曲线计算得到水射流载 荷撞击浮体前的速度。 8.根据权利要求7所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量方法， 其特征在于， 所述基于 压力时程曲线计算得到水射 流载荷的直径， 包括： 比较各背面测点对应的压力时程曲线的起始上升阶段， 从中挑选出起始上升阶段一致权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508047 A 2的背面测点， 计算选中的背面测点所 形成的圆形区域的直径视为水射 流载荷的直径。 9.根据权利要求7所述的水下近场爆炸下水射流载荷 关键参数测量方法， 其特征在于， 所述基于 速度时程曲线计算得到水射 流载荷撞击浮体前的速度， 包括： 提取正面测点对应的速度时程曲线中的最大速度， 依据箱型浮体底板材料的塑性强度 和底板厚度， 反演 推算得到水射流载荷撞击浮体时的水流速度视为水射流载荷撞击浮体前 的速度， 表达式为： 其中， vmax为速度时程曲线 的速度峰值， ξ为与箱型浮体底板材料的塑性强度相 关的参 数， ρsteel为箱型浮体的密度， h为箱型浮体的底板厚度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508047 A 3