冲击波超压剖析

2016 NO.01SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION信 息 技 术8科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION膛口冲击波是在火炮发射时,弹丸飞出后高温高压的火药燃气在膛口急剧膨胀而形成的,它对周围的设施、装备及人员都可能构成严重危害,为此,各国军方都制定了相应的安全防护标准,而冲击波的超压峰值就是一个重要的基本参数,是评估武器毁伤性能的重要指标之一。

冲击波信号具有频域宽、突变快、不稳定的特点,致使经典的傅里叶变换无法从信号的频谱中确定冲击波信号在时域上某些瞬间的突变,即无法反映信号的时间特性[1]。

而小波变换在时域和频域都有良好的局部特征,可以聚焦到信号的任意细节,为瞬态信号的后续分析提供了方便[2],因此该文选择了基于小波变换的信号处理方法对冲击波超压测试系统采集到的数据进行处理分析,根据处理后的数据得到每个传感器的超压峰值,并根据传感器的布置位置利用插值的方法对冲击波场进行了描述,从而给出冲击波场的变化规律以及冲击波信号的传播规律[3]。

1 冲击波测试系统组成该测试系统由两部分组成,硬件系统主要包括传感器部分、信号调理部分以及数据采集部分;软件部分的功能主要由NI公司的LabVIEW软件来实现。

传感器通过感受外部冲击波的压力,将压力信号转变为电压信号,经调理电路的滤波放大,存储于数据采集卡中,再经A/D转换转变为数字信号,上位机通过程序编写读取数据采集卡中的数据。

图1是测试系统的总体框图[4]。

2 数据处理与仿真分析在膛口冲击波超压测试中,由于外界环境的干扰或火炮发射时造成的测试仪器的振动等原因,采集到的冲击波信号不可避免的会叠加各种噪声,图2是某型号火炮发射时的膛口冲击波超压信号波形图,信号中夹杂有许多杂波信号。

为了提取出有效的膛口冲击波信号,需要对信号进行预处理,滤除信号中的杂质信号,保留有用信号。

该文采用了巴特沃斯滤波器和小波滤波来对冲击波信号进行了预处理,并分别给出了采用两种不同的滤波器去噪的冲击波波形图。

冲击波超压测试系统的研究陈萌;杨建宏;闫磊;郝俸【期刊名称】《工业控制计算机》【年(卷),期】2015(028)010【摘要】As the test environment of explosion field is extremely severe.The overal system components,working principle, technical specification,main function and selecting sensor are described in detail as the blast wave overpressure test sys-tem.The test system has been successful y applied to some product in the sympathetic explosion tests,and reliable data were obtained.The experiment result shows that the test system is suitable for blast wave overpressure test under severe environment with advantages of strong anti-interference,high reliability ,simple structure and convenient operation.%针对爆炸场测试现场的恶劣环境,详细阐述了冲击波超压测试系统组成、工作原理、技术指标、主要功能及传感器选择,并成功应用于某试验产品殉爆试验,取得了可靠的数据.试验表明:该测试系统具有抗干扰性强、工作可靠、构建简单、操作方便等优点,适用于恶劣环境下的爆炸现场冲击波超压测试.【总页数】3页(P20-21,23)【作者】陈萌;杨建宏;闫磊;郝俸【作者单位】中国航天科技集团公司四院四〇一所,陕西西安 710025;中国航天科技集团公司四院四〇一所,陕西西安 710025;中国航天科技集团公司四院四〇一所,陕西西安 710025;中国航天科技集团公司四院四〇一所,陕西西安 710025【正文语种】中文【相关文献】1.基于ICP压电传感器的冲击波超压存储测试系统设计 [J], 索艳春;李永红2.水下冲击波超压高速存储测试系统的研究 [J], 刘浩;尤文斌;裴东兴;牛跃听3.冲击波超压无线式存储测试系统的研究 [J], 张建伟;马铁华;杜红棉;杨卓静4.基于WLAN的近地冲击波超压存储测试系统设计 [J], 穆欣荣;张志杰;杨志5.一种无线冲击波超压存储测试系统 [J], 王波;胡燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

密闭空间内爆炸冲击波超压特性试验研究邢存震;唐恩凌;梁德刚;董兴【摘要】为探索实战条件下冲击波超压对水面舰艇舱室内人员的杀伤效果,采用穿爆试验对封闭空间内的爆炸冲击波超压宏观特性进行研究,对比和分析了舱内△Pm-t曲线形态及超压分布规律.结果表明:运动装药在水面舰艇舱内的爆炸冲击波△Pm-t曲线尖峰脉冲明显多于其他爆炸试验装置;随着装药运动速度增加,冲击波超压明显增强;起爆点距测试点越远与典型爆炸冲击波△Pm-t曲线相似度越高.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2017(036)001【总页数】5页(P33-37)【关键词】带壳装药;舱室;冲击波超压【作者】邢存震;唐恩凌;梁德刚;董兴【作者单位】沈阳理工大学装备工程学院,沈阳110159;辽沈工业集团有限公司,沈阳110045;沈阳理工大学装备工程学院,沈阳110159;辽沈工业集团有限公司,沈阳110045;辽沈工业集团有限公司,沈阳110045【正文语种】中文【中图分类】TJ410.33装药在舰船、机库等高价值、封闭性空间内部爆炸形成的冲击波效应与无限空间相比差异较大。

在封闭空间内，爆炸冲击波与目标壁面耦合，使超压-时间曲线呈现多峰形态，在极短时间内可对目标形成多次毁伤。

国内外学者对封闭空间内冲击波特性进行了大量的理论和试验研究，认为与无限空间的主要差异源于冲击波与目标壁面的多次反射作用，其研究方向多为封闭空间内冲击波载荷(超压)的分布和反射[1-2]。

在超压峰值经验公式拟定[3-4]、对人员毁伤及安全标准[5-6]等方面，也进行了大量的试验研究。

在实战化毁伤效能评估方面，文献[7]依据77艘水面舰艇舱室内爆试验结果，认为:超压大于0.07693MPa时，舰船结构及内部设备的造成严重破坏；超压介于(0.029～0.039)MPa时，可对舰船结构及内部设备造成中等程度的破坏；但是，该项研究并未给出测试方法和毁伤评估标准。

为向某型装药研制论证提供必要依据，在多次对靶船射击试验的基础上，通过带壳装药对舰艇模拟舱的穿-爆试验，对实战条件下，水面舰船舱室内的爆炸冲击波宏观特性进行了试验研究。

爆炸桶中冲击波超压测试方法研究作者：顾泽凌孟令军任楷飞白杰来源：《中国测试》2018年第02期摘要：为准确测试含能破片在密闭容器中的爆炸冲击波超压，设计一种高效的压力测试方法。

该方法采用粘土、硬橡胶垫、钢垫片来避免压力传感器与爆炸桶桶壁的硬接触，基本消除传统测试方法带来的桶壁振动噪声干扰。

通过靶场实测结果表明：改进后的传感器测试结构可有效隔离振动噪声，大大减弱桶壁振动对传感器压力测试的影响，获得爆炸桶内壁上有效的含能破片冲击波超压压力数据，满足测试要求。

关键词：爆炸桶；含能破片；冲击波超压；隔离噪声；测试文献标志码：A文章编号：1674-5124（2018）02-0031-050引言在现代战争中，装甲车辆已经并将长期成为陆地战的主力。

为有效攻击敌方装甲车辆的油桶、发动机舱等关键部位，以实现对敌装甲部队进行致命性打击，研制设计一种以黑索金为炸药的专用炮弹。

为测试该炮弹爆炸的实际威力是否达到预期要求，需要测量该炮弹弹头爆炸冲击波超压。

在爆炸过程中，冲击波超压测试是武器研制过程中威力评估与性能评价的重要手段，准确测定弹药爆炸时产生的冲击波超压以衡量武器的毁伤效应，从而可以定量地评定武器的爆炸威力。

常用的爆炸冲击波超压测试方法有等效压力罐法、等效靶板法、生物试验法、电测法等。

对于本次测试，该文设计了一种测试方案——通过在爆炸桶桶壁上安装高精度压电式压力传感器以检测该弹头爆炸时产生的含能破片冲击波超压压力值。

图1是炮弹弹头爆炸时产生的冲击波压力、距离与时间关系示意图，根据爆炸冲击波的产生与传播特性、爆炸瞬间、爆炸源产生大量冲击波，其压力值随时间先后而逐渐减小，同时冲击波的传播距离随时间先后而不断延长。

因而，对于爆炸桶桶壁，冲击波压力是随时间不断叠加的，这就使得桶壁产生较大的振动，传统的压力测试方案是将传感器直接固定在爆炸桶的桶壁上，由于传感器与爆炸桶桶壁的硬接触，冲击波给桶壁带来的振动干扰必定给压力传感器本身带来大量噪声。

70装备环境工程EQ U I PM EN T E N V I R O N M E N T A L E N G I N EE R I N G第5卷第2期2008年04月浅析爆炸振动中冲击波的损伤特性田娟，石全，王勇(军械工程学院装备指挥与管理系，石家庄050003)摘要：在爆炸振动理论研究的基础上，借鉴已有的理论成果，对冲击波的特性进行了研究。

主要研究冲击波的威胁，以及冲击波的损伤模拟，建立威胁模型，为进一步研究电子装备在冲击振动中的损伤情况提供理论基础，对做好战场抢修的组织和战时装备保障工作，有效实施战场抢修具有重要的意义和作用。

关键词：爆炸振动；冲击波；损伤中图分类号：T H l l3．1文献标识码：A文章编号：1672—9242(2008)02—0070—04A nal yse s of t he D am a ge C har act er i s t i c of E xpl os i ve V i br at i onTI A N Juan，SH I Q uan，W A N G％昭(I n s t i t u t e of O r dnanc e E ng i neer i ng，Shi j i azhua ng050003，Chi na)A bst r act：T he char act er i s ti c of s hock w av e W a S st udi e d ba sed on t he expl os i ve vi brat i on t he or y．T he t hr eat of sh ock w av e w a s t he f ocus of st ud y a nd t he sh ock w a v e t hreat m odel w a s es t abl i s he d w i t h sh ock w a v e dam a g e s i m ul at i on t e chn ol og y．T he r es ear ch pr ovi des f u nda m en t al t heor y f or r ecover y a nd m a i nt e nance of equi pm e nt s i n t he ba t t l e fi e l d．K ey w ords：expl os i ve vi br at i on；shock w ave；dam a g e随着国防科技发展水平的日益提高，军用电子技术渗透到军事的各个领域。

冲击波超压的概念
冲击波和超压是物理学中非常重要的概念，它们在许多技术和工程领域中都有广泛的应用。

冲击波超压是指在冲击波传播过程中，波前和波后的压力差，它会产生巨大的破坏力。

本文将详细介绍冲击波超压的概念、形成原因、特点以及应用领域，同时分析影响冲击波超压的因素，并通过具体案例说明其应用和效果。

最后，本文将探讨未来在工程建筑、地球科学等领域中针对具有复杂特性系统进行建模与仿真以及寻求新型材料来有效阻挡或吸收冲击波造成损坏的发展趋势和创新方向。

0 序言在军事活动中，常常有各种冲击波出现。

例如，火炮发射时，由于弹丸离开炮口，膛内高温高压的火药气体从炮口喷出，压缩炮口周围的空气，激起空气剧烈地扰动，产生空气密度和压强的突变，形成炮口冲击波。

火箭、导弹等在空中飞行时，其头部的空气被压缩，成为密区；在飞行物运动过后的瞬间，飞行物原先所处位置上的空气变得稀薄，成为疏区，密区与疏区的交替就形成了弹道冲击波。

超音速飞机或舰艇航行时也会产生轨道冲击波。

炸弹或核武器在空中爆炸时，形成高温高压的气体，挤压其周围邻近的空气层形成密区，层层向外推进，从而形成爆炸冲击波。

无论哪一种冲击波都属于机械波，在一定的条件下会产生杀伤破坏作用。

冲击波的杀伤作用主要是由冲击波超压和冲击波作用时间来决定的。

冲击波超压就是冲击波压强与空气静止时的气压（l个大气压）的压强差；冲击波作用时间就是冲击波超压所维持的时间。

对于普通炸药在空中爆炸，当冲击波超压为0.1大气压时，就会引致门窗损坏、玻璃破碎；超压为0.5大气压时，能使屋顶掀盖；超压为1大气压时，会造成房屋倒塌。

0.1大气压的超压相当于每平方厘米受0.1公斤的力，粗看起来，这个力很小，可是当它作用在长、宽各1米的玻璃窗上时，受力竟达1000公斤，虽然这个力的作用时间很短，但这么大的冲击力仍能产生相当可观的破坏作用。

对于人体而言，冲击波超压为0.5大气压时，人的耳膜破裂，内脏受伤；超压为1大气压时，作用在人体整个躯干的力可达4－5千公斤，在这么大的冲击力挤压下。

人体内脏器官严重损伤，尤其会造成肺、肝、脾破裂，以至导致人员死亡。

对火炮而言，弹丸飞出炮口时，膛内高温高压的火药气体被突然释放，向炮口外急剧喷射，形成非常复杂的炮口流场。

这一流场会影响弹丸的飞行以及火炮的受力和运动，还会影响火炮周围的环境。

弹丸穿过炮口流场的过程称为火药气体对弹丸的后效作用时期。

随着膛内火药气体不断地向外排出，火药气体仍对火炮提供作用力，直到膛内压力接近外界大气压为止，这一过程称为火药气体对炮身的后效作用时期，这一时期总时间远大于火药气体对弹丸的后效作用时期，在火炮设计及弹道学中，这一时期又称为火药气体后效期。

建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定方法随着恐怖袭击和自然灾害的频繁发生，建筑抗爆性能成为了当今建筑领域中一个极为重要的研究方向。

超压是爆炸冲击波在建筑内部产生的一种压力，对建筑结构和内部设备设施都会造成不同程度的影响。

研究建筑抗爆性能中超压的分布特征及确定方法对于提高建筑的安全性和抗灾能力具有十分重要的意义。

一、超压的分布特征1. 造成超压的原因超压产生的原因主要包括两个方面：一是爆炸能量的释放，二是传播途径的影响。

在爆炸事件中，由于爆炸能量在一瞬间被释放，使得周围空气形成冲击波，进而产生超压。

而传播途径的影响则主要由建筑结构的抗爆性能、周围环境以及建筑内部的设施等因素影响。

2. 超压随距离的变化超压在建筑内部的分布特征主要随着距离的增加而逐渐减小。

一般来说，离爆炸源越近，超压越大，而离爆炸源越远，超压则越小。

这是由于爆炸冲击波传播过程中能量的逐渐耗散所导致的。

3. 超压对建筑结构的影响超压对建筑结构的影响主要包括两个方面：一是直接冲击压力对建筑结构的破坏，二是由于超压引起的振动对建筑结构造成的影响。

直接冲击压力通常会导致建筑结构的受压、抗弯破坏，而振动影响则会加剧建筑结构的疲劳破坏。

二、确定超压的方法1. 数值模拟法数值模拟法是目前确定超压最为常用的方法之一。

通过利用计算流体动力学（CFD）软件，可以精确地模拟爆炸冲击波在建筑内部形成的超压分布情况，从而为建筑的抗爆研究提供了重要的依据。

2. 实验法实验法是另一种常用的确定超压方法。

通常可以在实验室条件下通过爆炸试验或者冲击试验来模拟爆炸事件中的超压情况，从而获取超压的真实数据。

3. 经验公式法经验公式法是一种快速确定超压的方法。

在建筑抗爆设计中，通常可以通过经验公式来评估爆炸事件对建筑内部产生的超压情况，从而为建筑结构的抗爆设计提供依据。

1. 提高建筑安全性研究建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定方法，可以为建筑抗灾设计提供重要的技术支持。

通过充分了解超压的分布特征以及确定方法，可以有效提高建筑结构的抗爆性能，从而减少在爆炸事件中对建筑结构的影响，提高建筑的安全性。

冲击波压致伤作用和致伤机理的研究
张均奎;王正国
【期刊名称】《第三军医大学学报》
【年(卷),期】1993(15)1
【摘要】典型冲击波由超压和负压组成,冲击波超压的致伤作用非常明确,其致伤机理研究得较广泛和深入。

一般认为,冲击波负压不具有致伤能力,因为不伴有负压成份的超压亦能造成典型的冲击伤;冲击波负压峰值变化范围小,与超压相比其作用可以忽略。

然而,单纯冲击波超压不能释放全部现象。

【总页数】1页(P83-83)
【关键词】冲击波;超压;穴压;冲击伤;创伤;肺
【作者】张均奎;王正国
【作者单位】第三军医大学野战外科研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R642
【相关文献】
1.冲击波负压致伤作用的研究 [J], 张均奎;王正国
2.某型强光爆震弹冲击波超压致伤半径仿真研究 [J], 张国强;马永忠;程诚;杨风
3.冲击波负压确能使动物致伤 [J], 张均奎;王正国
4.水下冲击波致伤作用研究现状与展望 [J], 周建军;王国栋
5.冲击波致伤作用实验研究进展 [J], 浣石;黄风雷;汪保和
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冲击波破坏机制
冲击波破坏机制主要涉及以下几个方面：
1、压力变化：冲击波的形成主要是由于爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。

这种波动以超音速的速度从爆炸中心向周围冲击，具有很大的破坏力。

冲击波的压力是跃升的，具有不连续的陡峭波阵面，在波阵面上介质状态发生突跃变化。

2、物理效应：冲击波对物体的破坏作用主要体现在其产生的峰值超压上。

当峰值超压达到一定阈值时，可以破坏大型钢架结构，对人体造成损伤，甚至致人死亡。

冲击波的能量主要集中在正压区，其影响比负压区大得多。

3、化学反应：在某些情况下，如炸药爆炸时，冲击波还会伴随化学反应。

炸药一旦起爆，首先在起爆点发生爆炸反应而产生大量高温、高压和高速的气流，在炸药中激发冲击波。

冲击波强烈压缩邻近的炸药薄层引起炸药反应，产生大量气体与大量热。

4、结构破坏：冲击波与建筑物结构相互作用时，会分析冲击波与结构碎块作用机理，发展计算模型和方法来模拟建筑物结构破坏及冲击波传播过程。

此外，冲击波还能直接造成电极的断裂、破碎甚至突然断裂。

5、空化效应：在体外冲击波碎石技术中，除了直接的破坏机制外，还存在诱发的空化破坏机制，这是当前研究的一个具有挑战性的热点。

杀爆战斗部冲击波超压与破片初速度计算分析
金建明
【期刊名称】《工程物理研究院科技年报》
【年(卷),期】2003(000)001
【摘要】当用Gumey方程计算爆破战斗部破片初速度时，通常仅考虑单纯的球形战斗部或单纯圆柱形战斗部，而这里假设爆轰是瞬时的、均匀膨胀的爆轰产物在壳体内均匀分布，等壁厚壳体在爆轰产物作用下形成的所有破片具有相同初速度等条件下，放松对圆柱壳体在爆炸膨胀过程中轴向不伸长的限制，如图1所示，利用能量守恒等原理推导了“半球壳+圆柱壳+平底板”
【总页数】2页(P158-159)
【作者】金建明
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】O381
【相关文献】
1.某杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究 [J], 龚超安;陈智刚;印立魁
2.预制破片战斗部冲击波超压的数值模拟 [J], 周平;韩夫亮;侯日立
3.杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究 [J], 龚超安;陈智刚;印立魁
4.某杀爆战斗部破片与冲击波运动规律研究（英文） [J], 龚超安;陈智刚;印立魁;
5.杀爆战斗部破片和冲击波对目标的耦合作用 [J], 侯俊亮;蒋建伟;李应波;刘瀚;肖辉朗;肖晗
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