水中兵器靶场爆炸测试技术现状与发展

王明贵 贾志飞 李琛

摘 要：基于水中兵器靶场的职能任务，针对水下爆炸瞬态信号要求测量设备可靠性好和测量精度高问题，分析了靶场爆炸测量技术研究和设备研制现状，在总结目前水下爆炸试验测量设备可靠性设计和测量精度研究的基础上，对水中兵器靶场爆炸测试技术的发展方向提出了一些建议。

关键词：水下爆炸测量技术

中图分类号：O383+.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)06(b)-0016-01

自第二次世界大战以来，人们就开始对水下爆炸进行了比较系统的研究。水中兵器靶场对水下爆炸研究主要从海上作战角度着重分析单个装药在水下爆炸对水中目标的破坏效应。研究方式主要以静爆源（相对静止）水下爆炸试验为主，动爆源水下爆炸试验曾开展过，但未进行实际测量。研究条件限定在自由场压力测量范畴，非自由场压力测量因某些项目的研究开展了一些工作，比如自由水面对冲击压力波的影响，海底不同介质的反射以及电缆噪声对测量信号的影响等。研究理论主要以库尔P[1]总结的研究成果为主，如库尔P的压力计算公式、水下爆炸相似律等。研究方法趋于理论分析、试验研究和数值仿真三者的有机结合进行综合性探索。

1 水下爆炸测量技术研究现状

水下爆炸测试技术的飞速发展使其测试系统出现了多样化、智能化的发展趋势，水中兵器靶场主要从设备研制和相关技术两方面展开了一些具体的研究工作。

1.1 设备研制现状

水中兵器靶场的设备研制方式主要有外研和自研。就水下爆炸测量设备而言，首先是中国科学院力学研究所为海军靶场研制了第一代水下爆炸测量设备，在此基础上，为提高系统的自检功能和智能化水平，海军靶场自研了水下爆炸压力、水下爆炸能量等测量设备。其次，中国科学院东海研究站为海军靶场研制了第二代水下爆炸测量设备，采用“不倒翁”浮体设计技术[2]，解决了测量分机在试验中抗冲问题，以实现大当量水下爆炸威力的测量任务。随着舰船冲击技术试验[3]在靶场的开展，完成了第三代水下爆炸测量设备的研制。

1.2 相关技术研究现状

水中兵器靶场在完成海军下达的水中兵器主战装药爆炸威力对比试验过程中，对水中兵器的三种主战装药的水下爆炸压力计算进行了试验研究，得出了三种主战装药的压力计算公式，为水中兵器的爆炸威力试验打下了基础。

开展了“动爆源”水下爆炸试验瞬时爆炸点的定位方法研究，建立了冲击波时差定位法、冲击波速度量化方法、多余测量工程算法。瞬时炸点精确定位布阵原则，解决了鱼雷实航打靶试验中测定鱼雷高速攻击目标时随机瞬时爆炸中心位置这一关键难题。

开展了“某型战雷实船爆炸试验方法研究”，建立了爆炸试验的实施方法、爆炸的测量方法、海上保障条件、安全控制方案以及试验数据处理方法等。

2 水下爆炸试验研究现状

水中兵器试验靶场，长期以来在水下爆炸试验方面做了一些有价值的工作。围绕水中兵器及水面舰船等开展了大量的水下爆炸科研试验研究，同时，在设备可靠性设计和设备测量精度分析方面开展了一些具体的研究工作。

2.1 试验现状

水中兵器试验靶场参加了某舰船爆炸试验的组织实施和测量；参加了某型任务中二次战雷实航打靶试验组织实施；完成各型水雷爆炸威力测量几十次；完成了海军下达的水中兵器主战炸药威力对比试验；按照国际推荐标准，用水下爆炸方法测定了兵器装药的爆炸能量；与海军工程大学合作进行了“模拟核爆炸对潜艇的破坏作用”；对潜艇缩比分段进行了多次爆炸试验；完成了某舰抗冲击试验、抗冲击瓦试验、某型电缆抗爆试验、某深弹试验、工业矿用炸药及煤矿用药的能量测试等试验研究。

2.2 测量设备可靠性设计现状

面对海上气候条件变化复杂和战雷爆炸作用距离逐步逼近形成的强烈冲击和振动这样十分复杂的恶劣环境，针对测量设备在试验中暴露的问题进行了系统可靠性再设计。采用“双零时触发”、“双机并行工作”、“可关闭不断电、变地址存储技术”实现系统的冗余设计，提升系统爆炸可靠性，采用“四级减震技术”、“不倒翁”设计技术提升测量浮体的抗冲击功能，采用现代遥控遥测技术提升系统的自我诊断和自检功能，采用现代计算机技术实现系统的可视化和智能化功能等。

2.3 测量设备的测量精度研究现状

测量精度是衡量测量设备完成任务质量的重要指标，它直接影响着试验的质量，因此，我们对水下爆炸测量设备的一系列测量参数开展了一些研究。对爆炸作用距离的测量，研究了冲击波零时法、冲击波速度量化，建立了冲击波声速修正系数K与爆炸压力的对应关系表，提升了爆距的测量精度；在水下爆炸压力波峰值以及压力波形的测量上，采用系统线性化设计、系统—测量电缆-测压传感器一体化标校的方法，改善系统测压精度；在水下爆炸能量测量方面，采用“最小二乘法”、“信号滤波”等提升测量精度。

3 发展方向

针对水中兵器靶场试验条件以及水下爆炸测量技术现状，为适应未来海上武器装备的研制与发展，对水下爆炸测试技术的研究，今后重点在几个方面开展研究：

(1)以静爆源水下爆炸测量为基础，深入开展动爆源水下爆炸测量技术研究，以适应鱼雷的研制与发展的要求；

(2)以水面舰船抗冲击试验为基础，深入开展潜艇、深弹等爆炸试验研究，以提升深水潜艇的抗爆能力和深弹的打击能力；

(3)以自由场压力测量研究为重点，开展非自由场压力测量研究，以分析和评定水中兵器近距离攻击水中目标的作战效能；

(4)为适应恶劣复杂环境的特殊要求，水下爆炸测量设备的抗冲击考核方法和考核标准有待于深入研究。

4 结语

(1)靶场水下爆炸测量技术的研究主要建立在海军主战武器装备作战能力提升的基础上，重点从水中兵器和舰船、潜艇实战出发，进行了大量的海上爆炸试验研究。“静爆源”（相对静止）水下爆炸威力以及对舰船的破坏效应[4]成为研究的主要内容，“动爆源”水下爆炸威力以及舰船的破坏效应的试验也曾进行过但没有进行实际测量；

(2)测量设备作为获取水下爆炸试验信息的主要工具，其工作可靠性至关重要。在长期的工作实践中，采用了许多科学技术，测量设备的工作可靠性得到改善，但在抗冲击设计方面有待于进一步探索；

(3)试验测量结果作为评定武器装备的重要依据，其测量精度如何，直接影响着海军武器装备的设计、定型与发展，靶场在水下爆炸测量精度方面进行了一些研究，但并不令人满意，进一步探讨和研究提升测量设备的精度是水中兵器靶场的长期任务；

(4)面对水中兵器的战斗部威力的增强和命中目标精度的提升，近场水下爆炸测量技术的研究非常必要。在水中兵器试验靶场试验环境和条件得到很好改善的前提下，开展大量的有实用价值的科研试验工作，将对靶场水下爆炸测量技术的研究产生重大的影响。

参考文献

[1] 库尔.水下爆炸 [M].国防工业出版社:1960.11.

[2] 恽寿榕等.爆炸力学计算方法[M].北京理工大学出版社，1995.

[3] 043/E冲击结构的设计特点[J].1973.5.

[3] CB/I260-96中船总部颁标准[J].舰船抗水下爆炸压力测量方法.1996.9.

[4] 汪玉.舰艇设备冲击响应冲击技术[J].2006.3.