水中兵器靶場爆炸測試技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

王明貴 賈志飛 李琛

摘 要：基于水中兵器靶場的職能任務(wù)，針對水下爆炸瞬態(tài)信號(hào)要求測量設(shè)備可靠性好和測量精度高問題，分析了靶場爆炸測量技術(shù)研究和設(shè)備研制現(xiàn)狀，在總結(jié)目前水下爆炸試驗(yàn)測量設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)和測量精度研究的基礎(chǔ)上，對水中兵器靶場爆炸測試技術(shù)的發(fā)展方向提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：水下爆炸測量技術(shù)

中圖分類號(hào)：O383+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2012)06(b)-0016-01

自第二次世界大戰(zhàn)以來，人們就開始對水下爆炸進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。水中兵器靶場對水下爆炸研究主要從海上作戰(zhàn)角度著重分析單個(gè)裝藥在水下爆炸對水中目標(biāo)的破壞效應(yīng)。研究方式主要以靜爆源（相對靜止）水下爆炸試驗(yàn)為主，動(dòng)爆源水下爆炸試驗(yàn)曾開展過，但未進(jìn)行實(shí)際測量。研究條件限定在自由場壓力測量范疇，非自由場壓力測量因某些項(xiàng)目的研究開展了一些工作，比如自由水面對沖擊壓力波的影響，海底不同介質(zhì)的反射以及電纜噪聲對測量信號(hào)的影響等。研究理論主要以庫爾P[1]總結(jié)的研究成果為主，如庫爾P的壓力計(jì)算公式、水下爆炸相似律等。研究方法趨于理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值仿真三者的有機(jī)結(jié)合進(jìn)行綜合性探索。

1 水下爆炸測量技術(shù)研究現(xiàn)狀

水下爆炸測試技術(shù)的飛速發(fā)展使其測試系統(tǒng)出現(xiàn)了多樣化、智能化的發(fā)展趨勢，水中兵器靶場主要從設(shè)備研制和相關(guān)技術(shù)兩方面展開了一些具體的研究工作。

1.1 設(shè)備研制現(xiàn)狀

水中兵器靶場的設(shè)備研制方式主要有外研和自研。就水下爆炸測量設(shè)備而言，首先是中國科學(xué)院力學(xué)研究所為海軍靶場研制了第一代水下爆炸測量設(shè)備，在此基礎(chǔ)上，為提高系統(tǒng)的自檢功能和智能化水平，海軍靶場自研了水下爆炸壓力、水下爆炸能量等測量設(shè)備。其次，中國科學(xué)院東海研究站為海軍靶場研制了第二代水下爆炸測量設(shè)備，采用“不倒翁”浮體設(shè)計(jì)技術(shù)[2]，解決了測量分機(jī)在試驗(yàn)中抗沖問題，以實(shí)現(xiàn)大當(dāng)量水下爆炸威力的測量任務(wù)。隨著艦船沖擊技術(shù)試驗(yàn)[3]在靶場的開展，完成了第三代水下爆炸測量設(shè)備的研制。

1.2 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀

水中兵器靶場在完成海軍下達(dá)的水中兵器主戰(zhàn)裝藥爆炸威力對比試驗(yàn)過程中，對水中兵器的三種主戰(zhàn)裝藥的水下爆炸壓力計(jì)算進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出了三種主戰(zhàn)裝藥的壓力計(jì)算公式，為水中兵器的爆炸威力試驗(yàn)打下了基礎(chǔ)。

開展了“動(dòng)爆源”水下爆炸試驗(yàn)瞬時(shí)爆炸點(diǎn)的定位方法研究，建立了沖擊波時(shí)差定位法、沖擊波速度量化方法、多余測量工程算法。瞬時(shí)炸點(diǎn)精確定位布陣原則，解決了魚雷實(shí)航打靶試驗(yàn)中測定魚雷高速攻擊目標(biāo)時(shí)隨機(jī)瞬時(shí)爆炸中心位置這一關(guān)鍵難題。

開展了“某型戰(zhàn)雷實(shí)船爆炸試驗(yàn)方法研究”，建立了爆炸試驗(yàn)的實(shí)施方法、爆炸的測量方法、海上保障條件、安全控制方案以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法等。

2 水下爆炸試驗(yàn)研究現(xiàn)狀

水中兵器試驗(yàn)靶場，長期以來在水下爆炸試驗(yàn)方面做了一些有價(jià)值的工作。圍繞水中兵器及水面艦船等開展了大量的水下爆炸科研試驗(yàn)研究，同時(shí)，在設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)和設(shè)備測量精度分析方面開展了一些具體的研究工作。

2.1 試驗(yàn)現(xiàn)狀

水中兵器試驗(yàn)靶場參加了某艦船爆炸試驗(yàn)的組織實(shí)施和測量；參加了某型任務(wù)中二次戰(zhàn)雷實(shí)航打靶試驗(yàn)組織實(shí)施；完成各型水雷爆炸威力測量幾十次；完成了海軍下達(dá)的水中兵器主戰(zhàn)炸藥威力對比試驗(yàn)；按照國際推薦標(biāo)準(zhǔn)，用水下爆炸方法測定了兵器裝藥的爆炸能量；與海軍工程大學(xué)合作進(jìn)行了“模擬核爆炸對潛艇的破壞作用”；對潛艇縮比分段進(jìn)行了多次爆炸試驗(yàn)；完成了某艦抗沖擊試驗(yàn)、抗沖擊瓦試驗(yàn)、某型電纜抗爆試驗(yàn)、某深彈試驗(yàn)、工業(yè)礦用炸藥及煤礦用藥的能量測試等試驗(yàn)研究。

2.2 測量設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

面對海上氣候條件變化復(fù)雜和戰(zhàn)雷爆炸作用距離逐步逼近形成的強(qiáng)烈沖擊和振動(dòng)這樣十分復(fù)雜的惡劣環(huán)境，針對測量設(shè)備在試驗(yàn)中暴露的問題進(jìn)行了系統(tǒng)可靠性再設(shè)計(jì)。采用“雙零時(shí)觸發(fā)”、“雙機(jī)并行工作”、“可關(guān)閉不斷電、變地址存儲(chǔ)技術(shù)”實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)爆炸可靠性，采用“四級(jí)減震技術(shù)”、“不倒翁”設(shè)計(jì)技術(shù)提升測量浮體的抗沖擊功能，采用現(xiàn)代遙控遙測技術(shù)提升系統(tǒng)的自我診斷和自檢功能，采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可視化和智能化功能等。

2.3 測量設(shè)備的測量精度研究現(xiàn)狀

測量精度是衡量測量設(shè)備完成任務(wù)質(zhì)量的重要指標(biāo)，它直接影響著試驗(yàn)的質(zhì)量，因此，我們對水下爆炸測量設(shè)備的一系列測量參數(shù)開展了一些研究。對爆炸作用距離的測量，研究了沖擊波零時(shí)法、沖擊波速度量化，建立了沖擊波聲速修正系數(shù)K與爆炸壓力的對應(yīng)關(guān)系表，提升了爆距的測量精度；在水下爆炸壓力波峰值以及壓力波形的測量上，采用系統(tǒng)線性化設(shè)計(jì)、系統(tǒng)—測量電纜-測壓傳感器一體化標(biāo)校的方法，改善系統(tǒng)測壓精度；在水下爆炸能量測量方面，采用“最小二乘法”、“信號(hào)濾波”等提升測量精度。

3 發(fā)展方向

針對水中兵器靶場試驗(yàn)條件以及水下爆炸測量技術(shù)現(xiàn)狀，為適應(yīng)未來海上武器裝備的研制與發(fā)展，對水下爆炸測試技術(shù)的研究，今后重點(diǎn)在幾個(gè)方面開展研究：

(1)以靜爆源水下爆炸測量為基礎(chǔ)，深入開展動(dòng)爆源水下爆炸測量技術(shù)研究，以適應(yīng)魚雷的研制與發(fā)展的要求；

(2)以水面艦船抗沖擊試驗(yàn)為基礎(chǔ)，深入開展?jié)撏?、深彈等爆炸試?yàn)研究，以提升深水潛艇的抗爆能力和深彈的打擊能力；

(3)以自由場壓力測量研究為重點(diǎn)，開展非自由場壓力測量研究，以分析和評定水中兵器近距離攻擊水中目標(biāo)的作戰(zhàn)效能；

(4)為適應(yīng)惡劣復(fù)雜環(huán)境的特殊要求，水下爆炸測量設(shè)備的抗沖擊考核方法和考核標(biāo)準(zhǔn)有待于深入研究。

4 結(jié)語

(1)靶場水下爆炸測量技術(shù)的研究主要建立在海軍主戰(zhàn)武器裝備作戰(zhàn)能力提升的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從水中兵器和艦船、潛艇實(shí)戰(zhàn)出發(fā)，進(jìn)行了大量的海上爆炸試驗(yàn)研究。“靜爆源”（相對靜止）水下爆炸威力以及對艦船的破壞效應(yīng)[4]成為研究的主要內(nèi)容，“動(dòng)爆源”水下爆炸威力以及艦船的破壞效應(yīng)的試驗(yàn)也曾進(jìn)行過但沒有進(jìn)行實(shí)際測量；

(2)測量設(shè)備作為獲取水下爆炸試驗(yàn)信息的主要工具，其工作可靠性至關(guān)重要。在長期的工作實(shí)踐中，采用了許多科學(xué)技術(shù)，測量設(shè)備的工作可靠性得到改善，但在抗沖擊設(shè)計(jì)方面有待于進(jìn)一步探索；

(3)試驗(yàn)測量結(jié)果作為評定武器裝備的重要依據(jù)，其測量精度如何，直接影響著海軍武器裝備的設(shè)計(jì)、定型與發(fā)展，靶場在水下爆炸測量精度方面進(jìn)行了一些研究，但并不令人滿意，進(jìn)一步探討和研究提升測量設(shè)備的精度是水中兵器靶場的長期任務(wù)；

(4)面對水中兵器的戰(zhàn)斗部威力的增強(qiáng)和命中目標(biāo)精度的提升，近場水下爆炸測量技術(shù)的研究非常必要。在水中兵器試驗(yàn)靶場試驗(yàn)環(huán)境和條件得到很好改善的前提下，開展大量的有實(shí)用價(jià)值的科研試驗(yàn)工作，將對靶場水下爆炸測量技術(shù)的研究產(chǎn)生重大的影響。

參考文獻(xiàn)

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