СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДУШНОЙ ВЗРЫВНОЙ ВОЛНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2015 года по МПК G01N33/22 G01P3/68 G01N21/47 

Настоящее предлагаемое изобретение относится к разделу технической физики, к измерению параметров взрывных источников.

Известен способ измерения направления акустических сигналов источника звука, в котором в пространстве распространения звуковых волн, в плоскости, по радиальным направлениям установлены приемники звука, которые регистрируют уровень акустического сигнала (1). Известный способ затратен в реализации и имеет низкую разрешающую способность.

Известно устройство для визуализации акустического поля, взятое авторами за прототип по совокупности существенных признаков (2). Устройство реализует способ, в котором среду распространения освещают лазерным излучением (что и является наиболее близким к предложению авторов). Однако предназначено оно для анализа акустического поля, отраженного от упругой поверхности.

Целью предлагаемого изобретения является максимально точное исследование распространения и параметров взрывной волны вокруг источника взрыва.

В способе поставленная цель достигается тем, что в среде распространения создают насыщенный пар, близкий к критической точке фазового перехода, пропускают через нее плоский лазерный луч, проходящий через источник взрывной волны, и регистрируют оптическое поле перпендикулярно плоскости прохождения луча. В варианте способа в среду распространения добавляют пыль центров конденсации или образуют их с помощью ионизирующего излучения.

В устройстве, содержащем источник взрывной волны, находящийся в замкнутом сферическом объеме, лазер и оптический регистратор, поставленная цель достигается тем, что сферический объем через трубки связан с источниками пара и пыли, в нижней части сферы установлены: ионизирующий источник, нагреватель, датчики давления и температуры, наверху сферы расположен оптический регистратор (телекамера), а в горизонтальной плоскости под углом 90 градусов установлены 4 лазера с плоскими линзами. Кроме того, датчики температуры и давления подключены к устройству управления, выходы которого соединены с источниками взрывной волны, пыли, пара, ионизирующего излучения, нагревателем и лазерами.

Возможность практической реализации.

На Фиг. 1 показана схема установки, обеспечивающей исследование параметров источника взрыва (взрывной волны, порождаемой им). Она содержит: замкнутый объем (взрывную камеру) - 1, расширительные линзы в ее стенках - 2, лазеры - 3, расположенные снаружи камеры 1, телевизионную камеру - 4, источник пара - 5, источник пыли - 6. Установленные внутри камеры, датчик давления - 7, датчик температуры - 8, нагреватель - 9 и источник ионизирующего излучения - 10. В центре камеры источник взрыва - 11

На Фиг. 2 показана блок-схема электрических соединений установки для исследования взрывной волны. Она содержит, в дополнение ко всем обозначенным элементам Фигуры 1, устройство управления - 12.

Установка работает следующим образом. Устройство управления подает команды на источник пара - 5, нагреватель - 9, источник пыли - 6 и источник ионизирующего излучения - 10, обеспечивающие вместе с датчиками давления - 7 и температуры - 8 создание внутри камеры -1 насыщенного пара в критической точке. При этом могут быть различные варианты обеспечения насыщенного пара. Теоретически (3) достаточно изменять давление и температуру.

В устройстве управления 12 заложена программа «критической точки», в соответствии с которой и с условиями испытаний оно создает необходимую среду в камере - 1.

После создания насыщенного пара подается команда на подрыв исследуемого заряда. Взрывная волна, распространяясь в сфере, создает зоны сжатия, в которых происходит конденсация насыщенного пара (3). Тем самым создаются участки, которые рассеивают свет оптического излучения лазеров и становятся видимыми для стороннего «перпендикулярного наблюдателя» - камеры 4. Степень насыщенности оптического изображения, временные переходы яркости и сама картина адекватно отражают взрывную волну, генерируемую тестируемым источником ВВ. Для перевода оптических изображений, зарегистрированных камерой, в физические величины достаточно несколько пробных взрывов на традиционных стендах, укомплектованных датчиками давления.

Как уже отмечалось, насыщенный пар может быть вызван центрами конденсации, пылинками, или ионизирующим излучением, для чего установка и содержит источники пыли - 6 и ионизирующего излучения - 10. В каждом конкретном случае необходимы эксперименты для формирования наиболее информационного оптического взрывного поля.

Целесообразно укомплектовать взрывную камеру двумя взаимно перпендикулярными системами наблюдения, что позволит сразу исследовать объемную взрывную волну. Возможно также исследование источника ВВ при наличии только одного лазера с расширительной линзой с противоположной стороны от ВВ, внизу камеры.

Необходимо упомянуть еще одно качественно новое преимущество предложенной методики, а именно при расположении в поле воздействия взрывной волны какого-либо предмета возможно детальное изучение динамических процессов взаимодействия (разрушения) предмета и волны, его тень (защиту), огибание и пр.

Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют детально, наглядно и с максимальной точностью исследовать распространение взрывной волны от источника ВВ и имеют неоспоримые преимущества перед существующими методами.

Источники информации

1. Патент России №2116632.

2.Патент России №2505806.

3. Физический энциклопедический словарь. М., 1984, с. 308.

Изобретение относится к области технической физики и касается способа и устройства для исследования воздушной взрывной волны. В исследуемой среде создают насыщенный пар, близкий к критической точке фазового перехода. Пропускают через среду плоские лазерные лучи, проходящие через источник взрывной волны, и регистрируют оптическое поле перпендикулярно плоскости прохождения луча. Дополнительно, в среду распространения добавляют пыль для образования центров конденсации или образуют их с помощью ионизирующего излучения. Устройство для реализации способа содержит источник взрывной волны, находящийся в замкнутом сферическом объеме. Сферический объем через трубки связан с источниками пара и пыли. В нижней части сферы установлены: ионизирующий источник, нагреватель, датчики давления и температуры. В верхней части сферы расположен оптический регистратор (телекамера). В горизонтальной плоскости под углом 90 градусов установлены 4 лазера с плоскими расширительными линзами. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности и точности измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ исследования воздушной взрывной волны в круговой плоскости, заключающийся в освещении среды лазерным излучением, отличающийся тем, что в среде распространения создают насыщенный пар, близкий к критической точке фазового перехода, пропускают через нее плоский лазерный луч, проходящий через источник взрывной волны, и регистрируют оптическое поле перпендикулярно плоскости прохождения луча.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в среду распространения добавляют пыль центров конденсации или образуют их с помощью ионизирующего излучения.

3. Устройство для реализации способа по пп. 1-2, содержащее источник взрывной волны, находящийся в замкнутом сферическом объеме, лазер и оптический регистратор, отличающийся тем, что сферический объем через трубки связан с источниками пара и пыли, в нижней части сферы установлены: ионизирующий источник, нагреватель, датчики давления и температуры, наверху сферы расположен оптический регистратор (телекамера), а в горизонтальной плоскости под углом 90 градусов установлены 4 лазера с плоскими расширительными линзами.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что измерители температуры и давления подключены к устройству управления, выходы которого соединены с источниками взрывной волны, пыли, пара, ионизирующего излучения, нагревателем и лазерами.