CN113870678A - 一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大当量地下多点延时***弹坑效应的模拟装置及方法，装置包括真空室、爆源***、多点爆源微差延时起爆控制***、真空室操作***、动态采集***、数字图像处理***、弹坑破坏形态立体重构***；真空室内有箱体，用于填充***模拟所需的相似材料；真空泵组通过管道与真空室相连；多点爆源微差延时起爆控制***包括***、起爆模块、导爆索、离子电探针、脉冲形成网络、示波器；爆源中的玻璃罩底端与真空室外的爆源充压控制装置相连；动态采集***包括高速相机、光源、计算机；弹坑破坏形态立体重构***包括三维扫描仪、计算机。本发明的模拟方法及装置可重复开展不同参数条件下大比尺地下多点微差延时***弹坑效应模拟试验，操作简单、成本低、可控性强。
Description
技术领域
本发明属于***模拟技术领域，具体涉及一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置及方法。
背景技术
随着各种***技术在交通、水利水电工程建设、能源和矿产资源的勘察与开发、地质灾害的防灾与减灾等领域的成功应用，工程***的规模不断扩大。当前很多的工程采取多点***方案，这种复杂的装药配置方案拟定大多是基于几何相似的经验公式，而大量的***实践表明，在增大地下***规模时，必须考虑重力在抛掷弹坑形成过程中的作用，研制一种大当量工程多点***的模拟优化装置，不仅可以对***参数优化设计，提高***效率，而且可以对工程多点***的效果和效应进行科学的预测预报，具有重要的科学意义和工程应用价值。
对于大当量地下多点***的研究对象天然岩体而言，由于其复杂的结构和构造特征，在***作用下岩石的运动、变形和破坏具有非协调非相容特性，物理过程复杂，影响因素众多。目前在理论分析上还存在很大困难，数值模拟也难以准确进行。现场实地试验虽然可针对特定条件进行研究，但研究周期长，且耗费大量人力物力，试验风险巨大，可重复性差，难以开展***研究。采用相似物理模拟试验的方法可以真实、直观地反映地质构造和装药配置的空间关系，能够准确地模拟大当量地下浅埋***过程中各种影响因素对弹坑和鼓包形成的影响，使人们更容易全面把握***过程中岩体的运动、变形及破坏特性，是研究地下***问题，特别是地下核***问题的一种有效的方法。
当前，国内外主要的地下***物理模型试验装置主要有离心机***模拟装置。但是，由于离心机***模拟装置受到离心机加速度和吊篮模型箱尺寸的限制，土工***离心机模拟比尺有限，只适用于小当量和小比例埋深的抛掷***。且原有的爆源装置采用球形镍铬丝金属栅格内置薄壁橡胶气囊做成的，通过低压电流加热镍铬丝来烧裂橡胶球达到释放压缩气体的目的，该装置的起爆方式不仅镍铬丝的加热时间不可控，对于多组爆源的延期起爆无法做到精确的起爆控制，而且橡胶气囊很可能随机地从某处开一裂口造成气体喷出的不均匀，与地下抛掷***成坑物理过程不相符，对试验模拟结果造成影响。
目前国内对于多点爆源微差延时精确起爆控制还缺乏成熟的技术手段。柔性微差延时起爆网络设计中常用的导爆索分束方法并不适用于大当量真空室***模拟实验，亟需一种大当量地下多点延时***弹坑效应的模拟装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置及方法，以解决当前国内无法模拟大当量地下多点微差延时***弹坑效应的难题。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，包括：
真空室，用于提供真空的环境；
爆源***，包括多个爆源装置，用于在所述真空室内模拟***；
真空室操作***，与所述真空室相连接，用于控制所述真空室内的真空度；
多点爆源微差延时起爆控制***，用于控制所述爆源***的多点微差延时模拟***。
进一步的，所述多点爆源微差延时起爆控制***包括***、多个通过起爆线与所述***连接的电***、分别与所述爆源装置相连接的多条导爆索、分别与各导爆索连接的离子电探针以及通过脉冲形成网络与所述离子电探针相连接的示波器；
所述电***均一端为锥形；所述电***的锥形端内设置有***粉末，各路导爆索相互隔离设置，且均通过第一连接件与各电***的锥形端相连；所述第一连接件将电***包裹；所述第一连接件将所述电***和***粉末包裹；
所述示波器用于测算各路导爆索起爆的延时性。
进一步的，所述第一连接件外罩设有防护罩，所述电***、***粉末、第一连接件均安装在所述防护罩内。
进一步的，所述爆源装置包括玻璃罩以及用于调整所述玻璃罩内气压的气压调节装置；所述玻璃罩设置于所述真空室内，所述气压调节装置设置于所述真空室外；
所述玻璃罩下端开口并通过密封塞密封；所述导爆索通过钢管穿入所述玻璃罩内，且导爆索与钢管穿入端密封；
所述气压调节装置包括穿设在所述密封塞中的气针、通过第二连接件与所述气针相连的电磁阀、与所述电磁阀连接的压力缓冲器以及电源；
所述压力缓冲器通过球阀连接有第二空压机、第二真空泵、真空计和压力表；所述压力缓冲器上还设置有泄压安全阀；
所述电磁阀通过开关与所述电源相连接，所述电源用于为所述电磁阀供电。
进一步的，所述真空室内设有箱体，用于填***模拟所需的相似材料，下方设置有底座；
所述真空室上设有用于连接各类管线的接管；所述真空室的一端设有法兰盘作为密封门；
所述真空室操作***包括通过管道与真空室相连的真空泵组。
进一步的，所述真空室操作***还包括自动密闭装置；所述自动密闭装置包括旋转卡箍以及伸缩杆；所述旋转卡箍外圆的两端分别与伸缩杆相铰连，所述伸缩杆的另一端均固定在底座上；所述旋转卡箍的内圆圆周上、所述法兰盘的外圆圆周上均匀的间隔设有楔块，所述旋转卡箍上的楔块与所述法兰盘上的楔块倾斜方向相反；所述伸缩杆的伸缩带动所述旋转卡箍的旋转，从而将所述法兰盘与所述真空室拧紧或松开。
进一步的，所述伸缩杆为液压伸缩杆或气动伸缩杆。
进一步的，所述模拟装置还包括用于采集***过程的动态采集***，所述真空室设有观察窗；所述动态采集***包括安装在所述观察窗外部的高速相机和存储器以及设置在所述真空室内部的光源；所述高速相机一端与所述多点爆源微差延时起爆控制***相连，另一端与所述存储器相连；所述存储器将高速相机拍摄的图像进行存储。
进一步的，所述模拟装置还包括弹坑破坏形态立体重构***，所述弹坑破坏形态立体重构***包括三维扫描仪和计算机；利用所述三维扫描仪用于在模拟***发生后对弹坑进行扫描，并将扫描数据传至计算机；所述计算机用于根据所述扫描数据对弹坑破坏形态进行重构。
第二方面，本发明提供一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟方法，基于第一方面所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，包括以下步骤：
将爆源***安装在真空室内；
将多点爆源微差延时起爆控制***与爆源***对应连接；
封闭真空室，启用真空室操作***制造真空室内的真空环境；
待真空室内的真空度达到要求后，启动多点爆源微差延时起爆控制***，控制爆源***中的多个爆源装置微差延时起爆。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、爆源***安装在真空室内，多点爆源微差延时起爆控制***与爆源***对应连接，通过多点爆源微差延时起爆控制***控制爆源***中的多个爆源装置延时起爆，真空室内的***模型试验可控性强，模拟适用范围广，在大当量大埋深地下***成坑现象模拟时具有明显的优势，真空室内放置多个***源同时引爆，与地下抛掷***成坑物理过程相符，模拟效果好；本发明的模拟装置可重复开展不同参数条件下大比尺地下多点聚集***弹坑效应模拟试验，操作简单、成本低、可控性强；
2、本发明采用由多路电***分别起爆多路柔性导爆索，可以有效保证起爆的微差延时性，然后采用离子电探针法测试起爆的微差延时，微差延时可测量记录；
3、本发明采用玻璃罩以及气压调节装置作为爆源装置，由柔性导爆索传爆震碎玻璃罩，模拟***效果好；
4、本装置的试验参数如真空度、玻璃罩压力值、可调可控，模拟范围广，无需像土工离心机提供额外的加速度，在模拟大规模地下浅埋多点***成坑现象时具有明显的优势；
5、真空室操作***的自动密闭装置采用楔块式卡箍连接结构实现了法兰盘和真空室的开启和密闭连接，不仅承压密闭性能好，而且操作方便、自动化程度高；
6、真空室及真空室操作***使本发明的通用性强，结合本发明的爆源装置能够模拟球形装药和柱形装药条件下地下浅埋化学***抛掷现象，并能够模拟不同地质地形条件、多层介质中抛掷***现象，并通过动态采集***和弹坑破坏形态立体重构***具备量测功能；
7、相比于现有模拟装置采用离心机动辄几千万甚至上亿的制造成本，本发明装置造价成本低廉，相关的试验成果可广泛应用于钻地核武器成坑毁伤机制和大型工程***效果的预测预报。
附图说明
图1为本发明模拟方法总体示意图。
图2为真空室***细部主视图。
图3为真空室***细部右视图。
图4为多点爆源微差延时起爆控制***示意图。
图5为爆源***示意图。
图中：1、真空室；2、多点爆源微差延时起爆控制***；3、爆源***；4、***过程动态采集***；5、数字图像处理***；6、真空室操作***；7、弹坑破坏形态立体重构***；
1-1、底座；1-2、容器罐体；1-3、移动小车；1-4、旋转卡箍；1-5、导轨；1-6、观察孔；1-7、第一法兰接管；1-8、出沙法兰接管；1-9、出水法兰接管；1-10、护栏；1-11、电机；1-12、第二法兰接管；1-13、法兰盘；1-14、主观察窗；1-15、气动伸缩杆；1-16、楔块
2-1、***；2-2、起爆线；2-3、防护罩；2-4、电***；2-5、第一连接件；2-6、***粉末；2-7、不锈钢管；2-8、导爆索；2-9、离子电探针；2-10、脉冲形成网络；2-11、示波器；
3-1、玻璃罩；3-2、导爆索末端；3-3、钢管；3-4、密封塞；3-5、气针；3-6、第二连接件；3-7、电磁阀；3-8、电池；3-9、开关；3-10、压力表；3-11、泄压安全阀；3-12、压力缓冲器；3-13、球阀；3-14、真空计；3-15、第二空压机；3-16、第二真空泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。
实施例一：
本实施例提供一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，包括：
真空室1，用于提供真空的环境；
真空室操作***6，与所述真空室1相连接，用于控制所述真空室1内的真空度；
爆源***2，包括多个设置在所述真空室内的爆源装置，用于在所述真空室1内模拟***；
多点爆源微差延时起爆控制***3，用于控制所述爆源***2的多点同步模拟***。
实施原理：首先将爆源***3安装在真空室1内，并将多点爆源微差延时起爆控制***2与爆源***3对应连接，之后封闭真空室1，并启用真空室操作***6制造真空室1内的真空环境。待真空室1内的真空度达到要求后，启动多点爆源微差延时起爆控制***2，控制爆源***3中的多个爆源装置同步起爆。真空室1***模型试验装置可控性强，模拟适用范围广，无需像土工离心机提供额外的加速度，在大当量大埋深地下***成坑现象模拟时具有明显的优势。真空室1内放置多个***源同时引爆，与地下抛掷***成坑物理过程相符，模拟效果好。相比于现有模拟装置采用离心机动辄几千万甚至上亿的制造成本，本发明装置造价成本低廉，相关的试验成果可广泛应用于钻地核武器成坑毁伤机制和大型工程***效果的预测预报。
实施例二：
本实施例提供一种大当量地下多点聚集***弹坑效应模拟装置，如图1所示，包括：
真空室1，用于提供真空的环境；
真空室操作***6，与所述真空室1相连接，用于控制所述真空室1内的真空度；
爆源***2，包括多个爆源装置，用于在所述真空室1内模拟***；
多点爆源微差延时起爆控制***3，用于控制所述爆源***2的多点同步模拟***。
动态采集***4，用于采集***过程；
弹坑破坏形态立体重构***7，用于重构弹坑破坏的立体形态。
如图4-5所示，多点爆源微差延时起爆控制***包括***2-1、多个通过起爆线2-2与所述***2-1连接的电***2-4、分别与所述爆源装置相连接的多条导爆索2-8、分别与各导爆索2-8连接的离子电探针2-9以及通过脉冲形成网络2-10与所述离子电探针2-9相连接的示波器2-11；所述电***2-4均一端为锥形；所述电***2-4的锥形端内设置有***粉末2-6，各路导爆索2-8相互隔离设置，且均通过第一连接件2-5与各电***2-4的锥形端相连；所述第一连接件2-5将电***2-4包裹；所述第一连接件2-5将所述电***2-4和***粉末2-6包裹；所述示波器2-11用于测算各路导爆索2-8起爆的延时性。
爆源***3包括玻璃罩3-1、钢管3-3、密封塞3-4、气压调节装置。
底座1-1作为整个模拟装置的支撑部件，安装在整个装置的最底端；所述真空室1安装在底座1-1的一端；所述玻璃罩3-1、电***2-4、***粉末2-6均位于真空室1内；各路导爆索2-8一端与各路爆源装置3相连，另一端与各路电***2-4的锥形端端部的***粉末2-6相接；各路电***2-4的另一端与真空室外部的同一***2-1相连；各路电探针2-9通过导线经脉冲形成网络2-10与真空室1外的同一示波器2-11相连；爆源3中的玻璃罩底端与真空室1外的气压调节装置相连。气压调节装置用于调节玻璃罩3-1内的气压达到实验所需要求。
***粉末优选为黑索金粉末。导爆索优选为柔性导爆索，柔性导爆索有利于与爆源装置的连接与实验现场的布置。
如图5所示，所述导爆索2-8位于玻璃罩3-1内的导爆索末端3-2拧成螺旋状，以增加导爆索2-8在玻璃罩3-1中心位置的长度，同时保证导爆索2-8在玻璃罩3-1的中心向四周传播冲击波的球形***效果。由电***2-4同时起爆多路柔性导爆索2-8，柔性导爆索2-8传爆震碎玻璃罩3-1，然后采用离子电探针法测试起爆的微差延时，认知微差延时好。
气压调节装置包括气针3-5、第二连接件3-6、电磁阀3-7、电池3-8、开关3-9、压力缓冲器3-12、球阀3-13、压力表3-10、真空计3-14、泄压安全阀3-11、第二空压机3-15、第二真空泵3-16；所述气针3-5穿过密封塞3-4与玻璃罩3-1相连，气针3-5通过连接件3-6与电磁阀3-7相连，电磁阀3-7另一端与压力缓冲器3-12相连；所述第二空压机3-15、第二真空泵3-16、压力表3-10、真空计3-14均通过球阀3-13与压力缓冲器3-12相连，压力缓冲器3-12上还安装有泄压安全阀3-11；球阀3-13用于控制第二空压机3-15或第二真空泵3-16与压力缓冲器3-12的接通或关闭；当压力缓冲器3-11与第二空压机3-15接通时，压力表3-11用于测量压力缓冲器3-12内压力，即测量玻璃罩3-1内的压力；当压力缓冲器3-11与第二真空泵3-16连通时，真空计3-14用于测量压力缓冲器3-12内的真空度，即测量玻璃罩3-1内的真空度；所述电池3-8通过开关3-9与电磁阀3-7相连，电池3-8通过开关3-9对电磁阀3-7通断电。
当试验需要玻璃罩3-1内部的气体压力低于大气压力时，关闭第二空压机3-15和压力表3-10上相应的球阀3-13，开启第二真空泵3-16和真空计3-14上相应的球阀3-13及开启开关3-9，对压力缓冲器3-12抽气，达到所需真空度时，停止抽气，关闭开关3-9，此时玻璃罩3-1内部达到一定压力，由***2-1延时引爆各路电***2-4，进而引爆***粉末2-6，埋入***粉末2-6内的柔性导爆索2-8被延时引爆，导爆索8传爆产生的冲击波击碎玻璃罩3-1，达到释放压缩气体的目的。同时，不锈钢管2-7内的离子电探针2-9将信号经脉冲形成网络传入示波器2-11，通过示波器脉冲时间差确定多点爆源的微差延时性，并且动态采集***4进行微差延时数据采集。***粉末2-6优选为黑索金粉末。
电***2-4、第一连接件2-5均安装在防护罩2-3内，避免***冲击波对周围环境造成破坏。在一些实施方式中，所述玻璃罩3-1可以为球形、圆柱形、多边形或其他形状的腔体结构。
如图2-3所示，真空室1为圆柱形腔体结构，采用卧式，也可以是立方体腔体结构、圆形腔体结构、多边形或其他形状的腔体结构，采用立式；真空室1内设有箱体，用于填***模拟所需的相似材料。真空室1主体材质为复合钢板（不锈钢+容器板）、外部缠绕隔音材料层和玻璃钢层。真空室1上设有第一法兰接管1-7、第二法兰接管1-9、第三法兰管1-12，用于连接各类管线；所述真空室1的一端设有法兰盘1-13作为密封门。
如图1所示，真空室操作***6包括通过管道与真空室1相连的真空泵组以及***控制平台；真空泵组包括用于抽真空室1内空气的第一真空泵，真空室操作***6的爆源充压控制装置包括气压调节装置。所述真空泵组通过管道与真空室1相连，用于对真空室1内进行抽真空处理。所述真空泵组为滑片泵和罗茨泵组成的多级泵。
真空室操作***6还包括自动密闭装置，用于自动将法兰盘1-13与真空室1拧紧或松开，以减轻人工操作；所述自动密闭装置包括旋转卡箍1-4、气动伸缩杆1-15、第一空压机11；所述旋转卡箍1-4外圆的两端分别与气动伸缩杆1-15相铰连，气动伸缩杆1-15的另一端均固定在基座1-1上，并通过气管与第一空压机11相连；所述卡箍1-4内圆圆周上、法兰盘1-3外圆圆周上均匀的间隔设有楔块1-16，旋转卡箍1-4上的楔块1-16与法兰盘1-3上的楔块1-16倾斜方向相反；工作时，通过一端气动伸缩杆1-15的伸出，另一端气动伸缩杆1-15的缩短，带动旋转卡箍1-4的旋转，将卡箍1-4上的楔块1-16与法兰盘1-3上的楔块1-16紧密结合或分开，将法兰盘1-13与真空室1拧紧或松开。采用楔块式卡箍连接结构实现了法兰盘1-3和真空室1的开启和密闭连接，不仅承压密闭性能好，而且操作方便、自动化程度高。
旋转卡箍1-4旋转角度的大小由安装在气动伸缩杆1-15上面的磁性开关的位置控制，也可通过控制气动伸缩杆1-15的伸缩行程进行控制。
自动密闭装置也可以采用液压伸缩杆，通过液压控制液压伸缩杆的伸缩将法兰盘1-13与真空室1拧紧或松开。
自动密闭装置还包括快开门移动装置，可实现对真空室1密封门的快速移开或对准；所述快开门移动装置包括移动小车1-3、导轨1-5、电机1-11；所述导轨1-5固定在基座1-1上；所述移动小车1-3安装在导轨1-5上，电机1-11安装在小车1-3上，在电机1-11的驱动下，移动小车1-3可在导轨1-5上做直线运动，运动方向平行于密封门的安装方向，即平行于法兰盘1-13的轴向；移动小车1-3的顶端与法兰盘1-13相连。
快开门移动装置还包括护栏1-10，所述护栏1-10固定在基座1-1上，并设置在移动小车1-3 的周围，起保护作用，以防止移动小车运动过程中对操作人员存在撞伤的风险。
***控制平台设置在整个模拟装置外部，主要用于控制各装置的供电、快开门移动小车1-3的开启关闭、旋转卡箍1-4的锁紧放松、真空泵组的启动与关闭等。
动态采集***4可实现整个***试验过程中的图像采集，所述动态采集***4包括高速摄像机、存储器、光源；高速摄像机安装在真空室1的外端，并与存储器相连，存储器将高速摄像机拍摄的图像进行存储；高速摄像机通过同步线与起爆模块相连，在起爆的瞬间开始记录。所述真空室1设有观察窗，用于高速摄像机进行拍摄；光源的数量根据需要设定在真空室1内的不同位置。优选的，观察窗可以安装在真空室1的密封门上，也可以设置在真空室1的腔体上的不同位置上，以便不同位置进行拍摄观察。
存储器连接有数字图像处理***5，数字图像处理***5用于飞散离子、地层动态追踪。
弹坑破坏形态立体重构***7包括三维扫描仪和计算机；利用所述三维扫描仪用于在模拟***发生后对弹坑进行扫描，并将扫描数据传至计算机；所述计算机用于根据所述扫描数据对弹坑破坏形态进行重构。
工作时，将爆源***2与气压调节装置连接放在箱体内，箱体内填充有相似材料，并将玻璃罩3-1覆盖；开启真空室操控***6，为各装置供电，开启移动小车1-3，将法兰盘1-13移至真空室1口，利用旋转卡箍1-4将法兰盘1-13锁紧，开启光源，将高速摄像机安装到位；启动真空泵组，对真空室1内进行抽真空，当达到所需真空度时，开启第二空压机3-15或第二真空泵3-16对玻璃罩3-1进行充气或抽气处理，当达到指定压力值时，关闭电磁阀3-7；同时启动***2-1和高速摄像机，对实验过程进行记录；实验结束后，打开真空泵组泄气阀，待真空室1内外气压平衡时，打开真空室1，对***实验结果如成坑半径、体积等进行记录。同时，玻璃罩3-1内的螺旋状导爆索2-8的长度可根据试验需要进行调节。最后通过数字图像处理***5动态追踪***过程中的飞散离子、地层变化，并通过弹坑破坏形态立体重构***7重构弹坑破坏的立体形态。
实施例三：
本实施例提供一种大当量地下多点聚集***弹坑效应模拟方法，基于实施例二所述的大当量地下多点聚集***弹坑效应模拟装置，包括以下步骤：
将爆源***3安装在真空室1内，并将多点爆源微差延时起爆控制***2与爆源***3对应连接，之后封闭真空室1，并启用真空室操作***6制造真空室1内的真空环境。待真空室1内的真空度达到要求后，启动多点爆源微差延时起爆控制***2，控制爆源***3中的多个爆源装置同步起爆。
具体步骤包括：将爆源***2的非气压调节装置放在箱体内，箱体内填充有相似材料，并将玻璃罩3-1覆盖；开启控制平台，为各装置供电，开启移动小车1-3，将法兰盘1-13移至真空室1口，利用旋转卡箍1-4将法兰盘1-13锁紧，开启光源，将高速摄像机安装到位；启动真空泵组，对真空室1内进行抽真空，当达到所需真空度时，开启空压机3-15或第二真空泵3-16对玻璃罩3-1进行充气或抽气处理，当达到指定压力值时，关闭电磁阀3-7；同时启动***2-1和高速摄像机，对实验过程进行记录；实验结束后，打开真空泵组泄气阀，待真空室1内外气压平衡时，打开真空室1，对***实验结果如成坑半径、体积等进行记录。同时，玻璃罩3-1内的螺旋状导爆索末端3-2的长度可根据试验需要进行调节。
对玻璃罩3-1进行充气或抽气处理的具体步骤包括：
当试验需要玻璃罩3-1内部的气体压力超过大气压力时，关闭第二真空泵3-16和真空计3-14上相应的球阀3-13，打开第二空压机3-15、压力表3-10及开启开关3-9，对压力缓冲器3-12充气，达到所需压力时，停止充气，断开开关3-9，此时玻璃罩3-1内部充满一定量的气体，由***2-1延时引爆各路电***2-4，进而引爆***粉末2-6，埋入***粉末2-6内的柔性导爆索2-8被延时引爆，导爆索2-8传爆产生的冲击波击碎玻璃罩3-1，达到释放压缩气体的目的。同时，不锈钢管2-7内的离子电探针2-9将信号经脉冲形成网络2-10传入示波器2-11，通过示波器脉冲时间差确定多点爆源的微差延时性；并且动态采集***4进行微差延时数据采集。
当试验需要玻璃罩3-1内部的气体压力低于大气压力时，关闭第二空压机3-15和压力表3-10上相应的球阀3-13，开启第二真空泵3-16和真空计3-14上相应的球阀3-13及开启开关3-9，对压力缓冲器3-12抽气，达到所需真空度时，停止抽气，关闭开关3-9，此时玻璃罩3-1内部达到一定压力，由***2-1延时引爆各路电***2-4，进而引爆***粉末2-6，埋入***粉末2-6内的柔性导爆索2-8被延时引爆，导爆索8传爆产生的冲击波击碎玻璃罩3-1，达到释放压缩气体的目的。同时，不锈钢管2-7内的离子电探针2-9将信号经脉冲形成网络传入示波器2-11，通过示波器脉冲时间差确定多点爆源的微差延时性，并且动态采集***4进行微差延时数据采集。
通过上述装置，试验参数如真空度、玻璃罩压力值、可调可控，模拟范围广，无需像土工离心机提供额外的加速度，在模拟大规模地下浅埋多点***成坑现象时具有明显的优势，不但能够模拟球形装药和柱形装药条件下地下浅埋化学***抛掷现象，而且能够模拟不同地质地形条件、多层介质中抛掷***现象，并具备量测功能，且通用性强。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，包括：
真空室，用于提供真空的环境；
爆源***，包括多个爆源装置，用于在所述真空室内模拟***源；
真空室操作***，与所述真空室相连接，用于控制所述真空室内的真空度；
多点爆源微差延时起爆控制***，用于控制所述爆源***的多点微差延时模拟***。
2.根据权利要求1所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述多点爆源微差延时起爆控制***包括***、多个通过起爆线与所述***连接的电***、分别与各爆源装置相连接的多条导爆索、分别与各导爆索连接的离子电探针以及通过脉冲形成网络与所述离子电探针相连接的示波器；
所述电***均一端为锥形；所述电***的锥形端内设置有***粉末；各路导爆索相互隔离设置，且均通过第一连接件与各电***的锥形端相连；所述第一连接件将所述电***和***粉末包裹；
所述示波器用于测算各路导爆索起爆的延时性。
3.根据权利要求2所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述第一连接件外罩设有防护罩，所述电***、***粉末、第一连接件均安装在所述防护罩内。
4.根据权利要求2所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述爆源装置包括玻璃罩以及用于调整所述玻璃罩内气压的气压调节装置；所述玻璃罩设置于所述真空室内，所述气压调节装置设置于所述真空室外；
所述玻璃罩下端开口并通过密封塞密封；所述导爆索通过钢管穿入所述玻璃罩内，且导爆索与钢管穿入端密封；
所述气压调节装置包括穿设在所述密封塞中的气针、通过第二连接件与所述气针相连的电磁阀、与所述电磁阀连接的压力缓冲器以及电源；
所述压力缓冲器分别通过球阀连接有第二空压机、第二真空泵、真空计和压力表；所述压力缓冲器上还设置有泄压安全阀；
所述电磁阀通过开关与所述电源相连接，所述电源用于为所述电磁阀供电。
5.根据权利要求1所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述真空室内设有箱体，用于填***模拟所需的相似材料，下方设置有底座；
所述真空室上设有用于连接各类管线的接管；所述真空室的一端设有法兰盘作为密封门；
所述真空室操作***包括通过管道与真空室相连的真空泵组。
6.根据权利要求5所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述真空室操作***还包括自动密闭装置；所述自动密闭装置包括旋转卡箍以及伸缩杆；所述旋转卡箍外圆的两端分别与伸缩杆相铰连，所述伸缩杆的另一端均固定在底座上；所述旋转卡箍的内圆圆周上、所述法兰盘的外圆圆周上均匀的间隔设有楔块，所述旋转卡箍上的楔块与所述法兰盘上的楔块倾斜方向相反；所述伸缩杆的伸缩带动所述旋转卡箍的旋转，从而将所述法兰盘与所述真空室拧紧或松开。
7.根据权利要求6所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述伸缩杆为液压伸缩杆或气动伸缩杆。
8.根据权利要求1所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括用于采集***过程的动态采集***，所述真空室设有观察窗；所述动态采集***包括安装在所述观察窗外部的高速相机和存储器以及设置在所述真空室内部的光源；所述高速相机一端与所述多点爆源微差延时起爆控制***相连，另一端与所述存储器相连；所述存储器将高速相机拍摄的图像进行存储。
9.根据权利要求1所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括弹坑破坏形态立体重构***，所述弹坑破坏形态立体重构***包括三维扫描仪和计算机；利用所述三维扫描仪用于在模拟***发生后对弹坑进行扫描，并将扫描数据传至计算机；所述计算机用于根据所述扫描数据对弹坑破坏形态进行重构。
10.一种大当量地下多点延时***弹坑效应模拟方法，其特征在于，基于权利要求1-9任一项所述的大当量地下多点延时***弹坑效应模拟装置，包括以下步骤：
将爆源***安装在真空室内；
将多点爆源微差延时起爆控制***与爆源***对应连接；
封闭真空室，启用真空室操作***制造真空室内的真空环境；
待真空室内的真空度达到要求后，启动多点爆源微差延时起爆控制***，控制爆源***中的多个爆源装置微差延时起爆。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115060565A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-16 | 昆明理工大学 | 一种用于预裂***模型试验的检测设备及方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285897C1 (ru) * | 2005-04-28 | 2006-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Взрывтехнология" | Система инициирования зарядов взрывчатых веществ |
| JP2010133675A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Kacoh Co Ltd | ***の制御方法 |
| CN203148320U (zh) * | 2013-03-14 | 2013-08-21 | 武汉***有限公司 | 一种用于模拟战场的微差***网路 |
| CN103557747A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-05 | 武汉科技大学 | 一种非电耦合多段微差起爆网路 |
| CN105788428A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-20 | 中国矿业大学(北京) | 用于研究***应力波相互作用机理的***及方法 |
| CN108801067A (zh) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 中国人民解放军理工大学 | 一种用于模拟***效应的爆源装置 |
| CN108801816A (zh) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 中国人民解放军理工大学 | 一种大当量地下浅埋***效应模拟装置 |
| CN111795623A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-20 | 河南发恩德矿业有限公司 | 一种低成本高可靠数码***与导爆索串联起爆方法 |
| CN112066828A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-12-11 | 湖北帅力化工有限公司 | 电***延期时间测量装置 |
| CN113237910A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-10 | 中国人民解放***箭军工程设计研究院 | 弹丸侵彻靶体损伤评估方法 |
-
2021
- 2021-08-31 CN CN202111012070.5A patent/CN113870678A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285897C1 (ru) * | 2005-04-28 | 2006-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-техническая фирма "Взрывтехнология" | Система инициирования зарядов взрывчатых веществ |
| JP2010133675A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Kacoh Co Ltd | ***の制御方法 |
| CN203148320U (zh) * | 2013-03-14 | 2013-08-21 | 武汉***有限公司 | 一种用于模拟战场的微差***网路 |
| CN103557747A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-05 | 武汉科技大学 | 一种非电耦合多段微差起爆网路 |
| CN105788428A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-20 | 中国矿业大学(北京) | 用于研究***应力波相互作用机理的***及方法 |
| CN108801067A (zh) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 中国人民解放军理工大学 | 一种用于模拟***效应的爆源装置 |
| CN108801816A (zh) * | 2017-04-28 | 2018-11-13 | 中国人民解放军理工大学 | 一种大当量地下浅埋***效应模拟装置 |
| CN111795623A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-20 | 河南发恩德矿业有限公司 | 一种低成本高可靠数码***与导爆索串联起爆方法 |
| CN112066828A (zh) * | 2020-07-20 | 2020-12-11 | 湖北帅力化工有限公司 | 电***延期时间测量装置 |
| CN113237910A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-10 | 中国人民解放***箭军工程设计研究院 | 弹丸侵彻靶体损伤评估方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 汪旭光等: "台阶***", 冶金工业出版社, pages: 522 - 524 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115060565A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-16 | 昆明理工大学 | 一种用于预裂***模型试验的检测设备及方法 |
| CN115060565B (zh) * | 2022-08-16 | 2022-11-01 | 昆明理工大学 | 一种用于预裂***模型试验的检测设备及方法 |
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