水中兵器靶場爆炸測試技術現狀與發展

王明貴 賈志飛 李琛

摘 要：基于水中兵器靶場的職能任務，針對水下爆炸瞬態信號要求測量設備可靠性好和測量精度高問題，分析了靶場爆炸測量技術研究和設備研制現狀，在總結目前水下爆炸試驗測量設備可靠性設計和測量精度研究的基礎上，對水中兵器靶場爆炸測試技術的發展方向提出了一些建議。

關鍵詞：水下爆炸測量技術

中圖分類號：O383+.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2012)06(b)-0016-01

自第二次世界大戰以來，人們就開始對水下爆炸進行了比較系統的研究。水中兵器靶場對水下爆炸研究主要從海上作戰角度著重分析單個裝藥在水下爆炸對水中目標的破壞效應。研究方式主要以靜爆源（相對靜止）水下爆炸試驗為主，動爆源水下爆炸試驗曾開展過，但未進行實際測量。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，海底不同介質的反射以及電纜噪聲對測量信號的影響等。研究理論主要以庫爾P[1]總結的研究成果為主，如庫爾P的壓力計算公式、水下爆炸相似律等。研究方法趨于理論分析、試驗研究和數值仿真三者的有機結合進行綜合性探索。

1 水下爆炸測量技術研究現狀

水下爆炸測試技術的飛速發展使其測試系統出現了多樣化、智能化的發展趨勢，水中兵器靶場主要從設備研制和相關技術兩方面展開了一些具體的研究工作。

1.1 設備研制現狀

水中兵器靶場的設備研制方式主要有外研和自研。就水下爆炸測量設備而言，首先是中國科學院力學研究所為海軍靶場研制了第一代水下爆炸測量設備，在此基礎上，為提高系統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備。其次，中國科學院東海研究站為海軍靶場研制了第二代水下爆炸測量設備，采用“不倒翁”浮體設計技術[2]，解決了測量分機在試驗中抗沖問題，以實現大當量水下爆炸威力的測量任務。隨著艦船沖擊技術試驗[3]在靶場的開展，完成了第三代水下爆炸測量設備的研制。

1.2 相關技術研究現狀

水中兵器靶場在完成海軍下達的水中兵器主戰裝藥爆炸威力對比試驗過程中，對水中兵器的三種主戰裝藥的水下爆炸壓力計算進行了試驗研究，得出了三種主戰裝藥的壓力計算公式，為水中兵器的爆炸威力試驗打下了基礎。

開展了“動爆源”水下爆炸試驗瞬時爆炸點的定位方法研究，建立了沖擊波時差定位法、沖擊波速度量化方法、多余測量工程算法。瞬時炸點精確定位布陣原則，解決了魚雷實航打靶試驗中測定魚雷高速攻擊目標時隨機瞬時爆炸中心位置這一關鍵難題。

開展了“某型戰雷實船爆炸試驗方法研究”，建立了爆炸試驗的實施方法、爆炸的測量方法、海上保障條件、安全控制方案以及試驗數據處理方法等。

2 水下爆炸試驗研究現狀

水中兵器試驗靶場，長期以來在水下爆炸試驗方面做了一些有價值的工作。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研究，同時，在設備可靠性設計和設備測量精度分析方面開展了一些具體的研究工作。

2.1 試驗現狀

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

2.2 測量設備可靠性設計現狀

面對海上氣候條件變化復雜和戰雷爆炸作用距離逐步逼近形成的強烈沖擊和振動這樣十分復雜的惡劣環境，針對測量設備在試驗中暴露的問題進行了系統可靠性再設計。采用“雙零時觸發”、“雙機并行工作”、“可關閉不斷電、變地址存儲技術”實現系統的冗余設計，提升系統爆炸可靠性，采用“四級減震技術”、“不倒翁”設計技術提升測量浮體的抗沖擊功能，采用現代遙控遙測技術提升系統的自我診斷和自檢功能，采用現代計算機技術實現系統的可視化和智能化功能等。

2.3 測量設備的測量精度研究現狀

測量精度是衡量測量設備完成任務質量的重要指標，它直接影響著試驗的質量，因此，我們對水下爆炸測量設備的一系列測量參數開展了一些研究。對爆炸作用距離的測量，研究了沖擊波零時法、沖擊波速度量化，建立了沖擊波聲速修正系數K與爆炸壓力的對應關系表，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，采用系統線性化設計、系統—測量電纜-測壓傳感器一體化標校的方法，改善系統測壓精度；在水下爆炸能量測量方面，采用“最小二乘法”、“信號濾波”等提升測量精度。

3 發展方向

針對水中兵器靶場試驗條件以及水下爆炸測量技術現狀，為適應未來海上武器裝備的研制與發展，對水下爆炸測試技術的研究，今后重點在幾個方面開展研究：

(1)以靜爆源水下爆炸測量為基礎，深入開展動爆源水下爆炸測量技術研究，以適應魚雷的研制與發展的要求；

(2)以水面艦船抗沖擊試驗為基礎，深入開展潛艇、深彈等爆炸試驗研究，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，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的作戰效能；

(4)為適應惡劣復雜環境的特殊要求，水下爆炸測量設備的抗沖擊考核方法和考核標準有待于深入研究。

4 結語

(1)靶場水下爆炸測量技術的研究主要建立在海軍主戰武器裝備作戰能力提升的基礎上，重點從水中兵器和艦船、潛艇實戰出發，進行了大量的海上爆炸試驗研究。“靜爆源”（相對靜止）水下爆炸威力以及對艦船的破壞效應[4]成為研究的主要內容，“動爆源”水下爆炸威力以及艦船的破壞效應的試驗也曾進行過但沒有進行實際測量；

(2)測量設備作為獲取水下爆炸試驗信息的主要工具，其工作可靠性至關重要。在長期的工作實踐中，采用了許多科學技術，測量設備的工作可靠性得到改善，但在抗沖擊設計方面有待于進一步探索；

(3)試驗測量結果作為評定武器裝備的重要依據，其測量精度如何，直接影響著海軍武器裝備的設計、定型與發展，靶場在水下爆炸測量精度方面進行了一些研究，但并不令人滿意，進一步探討和研究提升測量設備的精度是水中兵器靶場的長期任務；

(4)面對水中兵器的戰斗部威力的增強和命中目標精度的提升，近場水下爆炸測量技術的研究非常必要。在水中兵器試驗靶場試驗環境和條件得到很好改善的前提下，開展大量的有實用價值的科研試驗工作，將對靶場水下爆炸測量技術的研究產生重大的影響。

參考文獻

[1] 庫爾.水下爆炸 [M].國防工業出版社:1960.11.

[2] 惲壽榕等.爆炸力學計算方法[M].北京理工大學出版社，1995.

[3] 043/E沖擊結構的設計特點[J].1973.5.

[3] CB/I260-96中船總部頒標準[J].艦船抗水下爆炸壓力測量方法.1996.9.

[4] 汪玉.艦艇設備沖擊響應沖擊技術[J].2006.3.