一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统及布放方法

1.本发明属于水下爆炸试验装置领域，尤其是涉及一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统及布放方法。


背景技术：

2.随着海军国防科技的日益进步，船舶、潜艇等海军装备在水下爆炸冲击载荷特性及毁伤特性越来越受到重视。以往的试验都在水箱、爆炸水池等缩尺环境下完成，但仅限于小尺度试验，一定程度上限制了试验数据的准确性。为了得到更准确的数据，研究人员逐渐将目光放到了开展大尺度试验的海上。美国等曾展开对军舰、航母的实船水下爆炸研究，取得很多成果。
3.针对潜艇等水下平台的海上水下爆炸大尺度试验，数据采集，线缆布放等都是高要求的难点。数据传输线缆是获取实验数据反馈的重要手段，同时也具有连接数据采集设备和带传感器试验设备的职能。对于海上大尺度试验，为保证人员的安全，爆炸试验位置距离安全工作平台较远，信号传输线缆需要长距离布放。线缆众多杂乱笨重，在被拖船拖运的时候受到拖绳的拉力和水中的阻力，同时在复杂海况下，会造成与采集器、试验设备的接触不良甚至线缆被拉断。因此对于如何布放海上水下爆炸试验长距离线缆，保证线缆在爆炸过程中拉拽安全成为本发明重点解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统及布放方法，以解决如何布放海上水下爆炸试验长距离线缆，保证线缆在爆炸过程中拉拽的安全。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统，包括安全屋、信号传输线缆、起爆线缆、若干浮式泡沫、固定试验设备浮台、固定爆源浮台、试验设备、爆源和链条；
7.所述的安全屋设置在位于岸上的安全平台上，所述安全屋内设有数据采集设备和起爆器，所述的固定试验设备浮台和固定爆源浮台均距离安全屋一段距离，所述的固定试验设备浮台与固定爆源浮台的距离与所需爆炸距离相适应，所述的试验设备和爆源分别通过一条链条与各自的浮台连接，所述的固定试验设备浮台和固定爆源浮台均设置在水面上，所述的试验设备和爆源均设在水下；
8.所述的信号传输线缆的一端与岸上的安全屋中的数据采集设备连接，另一端从安全屋中导出连接多种传感器，多种传感器分别连接在试验设备上，所述的起爆线缆的一端与岸上的安全屋中的起爆器连接，另一端从岸上的安全屋中导出与爆源连接；
9.在所述的信号传输线缆和起爆线缆的外部分别包裹一层泡沫层，在信号传输线缆和起爆线缆上沿线缆的长度方向均安装多个浮式泡沫，多个浮式泡沫使得线缆漂浮在水面上且通过浮式泡沫改变线缆的布置方向，信号传输线缆上的靠近浮台的一个浮式泡沫固定在固定试验设备浮台上使信号传输线缆以竖直方式与试验设备连接，起爆线缆上的靠近浮
台的一个浮式泡沫固定在固定爆源浮台上使起爆线缆以竖直设置方式与爆源连接。
10.更进一步的，在数据采集设备上和试验设备上分别固定有若干“口”字形固定扣，信号传输线缆的一端缠绕通过“口”字形固定扣后再与数据采集设备连接，另一端伸入水下缠绕通过“口”字形固定扣后再与试验设备连接。
11.更进一步的，所述“口”字形固定扣包括安装板和安装在安装板上的四个固定扣，四个固定扣首尾相接形成“口”字形结构。
12.更进一步的，信号传输线缆缠绕通过“口”字形固定扣的方式为：信号传输线缆的一端先穿过其中一组相对布置的两个固定扣后转动一定角度后穿过另外一组相对布置的两个固定扣。
13.更进一步的，所述浮式泡沫为长方体结构，在所述浮式泡沫的上表面开设有一容纳线缆的凹槽，线缆安装在浮式泡沫的凹槽后通过一个固定卡扣固定限位。
14.更进一步的，所述信号传输线缆和所述起爆线缆的伸入水下的部分均未包裹泡沫层，信号传输线缆伸入水下的部分和起爆线缆的伸入水下的部分分别通过若干扎带扎成捆。
15.更进一步的，所述链条的长度与试验设备水下爆炸所需深度有关。
16.更进一步的，固定试验设备浮台和固定爆源浮台距离安全屋的距离为百米量级。
17.一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统的布放方法：具体包括以下步骤：
18.步骤一、根据具体试验位置距工作平台的距离及线缆长度、重量的需要，选择浮式泡沫数量，并在工作平台上完成线缆固定工作；
19.步骤二、在工作平台上完成各种采集数据传感器与试验设备、起爆器与爆源的装配，并检验采集工具的灵敏度和准确性；将靠近相应浮台的最后一处浮式泡沫固定在相应的浮台上，让水下线缆竖直地与试验设备及爆源连接，固定试验设备浮台通过链条与试验设备相连接，固定爆源浮台通过链条与爆源相连接；
20.步骤三、待所有设备都装配完成，通过拖船将装配好试验模型的固定试验设备浮台和装配好爆源的固定爆源浮台布置在海上指定的位置，并通过调整两个浮台的距离来控制爆炸距离；
21.步骤四、待浮台到达指定地点并稳定下来后释放链条，试验设备和爆源带着线缆靠自身重力下沉，水下线缆没有包裹泡沫层，在水下用扎带将线缆结扎成捆，使线缆整齐自然下垂，待链条和线缆均稳定，即试验设备和爆源抵达预定深度，链条长度为试验设备水下爆炸水深；
22.步骤五、人员撤离，准备试验。
23.更进一步的，所述步骤一中，线缆的固定工作包括：将包裹好的泡沫层线缆装配在浮式泡沫的凹槽中，并用固定卡扣固定，线缆将浮式泡沫串联起来，浮式泡沫将包裹好的线缆托起，通过浮式泡沫改变方向，在水面上弯曲延伸。
24.与现有技术相比，本发明所述的一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统及布放方法的有益效果是：
25.1、本技术通过包裹泡沫将捆好的线缆缠绕包裹起来，并采用多个浮式泡沫设备，将结扎成捆的线缆相连接，多个间断的浮式泡沫设备由线缆串联，使得水上漂浮线缆容易拐弯，这样就保证线缆在爆炸过程中拉拽安全，同时在靠近浮台一端的浮式泡沫贴在浮台
布置，减少水下线缆自重对爆炸试验装置的限制；
26.2、在试验模型上焊接“口字形”固定扣，线缆穿过固定扣，保证模型水上托运时线缆的固定。线缆与采集器、试验设备的接触良好。
27.3、由于工作台在岸上，爆炸环境在海上，从安全屋向海上布缆的时候，在岸边会有礁石等物件，通过浮式泡沫能很好使线缆蜿蜒布放避开礁石，同时包裹泡沫在提供浮力的同时，也能在线缆碰撞礁石等物体的时候提供缓冲保护作用。
附图说明
28.图1为本发明实施例所述的一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统整体结构示意图；
29.图2为本发明实施例所述的浮式泡沫立体结构示意图；
30.图3为图2的a-a剖面图；
31.图4为浮式泡沫水面上连接效果图；
32.图5为“口字形”固定扣的结构示意图。
33.附图标记说明：
34.1、安全屋；2、信号传输线缆；3、固定试验设备浮台；4、浮式泡沫；5、链条；6、试验设备；7、固定爆源浮台；8、爆源；9、起爆线缆；10、工作平台；11、固定卡扣；12、泡沫层；13、扎带；14、“口”字形固定扣。
具体实施方式
35.如图1-图5所示，一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统，其特征在于：包括安全屋1、信号传输线缆2、起爆线缆9、若干浮式泡沫4、固定试验设备浮台3、固定爆源浮台7、试验设备6、爆源8和链条5；
36.所述的安全屋1设置在位于岸上的安全平台上，所述安全屋1内设有数据采集设备和起爆器，安全屋负责起爆和数据采集工作，所述的固定试验设备浮台3和固定爆源浮台7均距离安全屋1一段距离，所述的固定试验设备浮台3与固定爆源浮台7的距离与所需爆炸距离相适应，所述的试验设备6和爆源8分别通过一条链条5与各自的浮台连接，所述的固定试验设备浮台3和固定爆源浮台7均设置在水面上，所述的试验设备6和爆源8均设在水下；
37.所述的信号传输线缆2的一端与岸上的安全屋中的数据采集设备连接，另一端从岸上是安全屋1中导出连接多种传感器，多种传感器分别连接在试验设备6上，所述的起爆线缆9的一端与起爆器连接，另一端从岸上的安全屋1中导出与爆源8连接；
38.在所述的信号传输线缆2和起爆线缆9的外部分别包裹一层泡沫层12，在信号传输线缆2和起爆线缆9上沿线缆的长度方向均安装多个浮式泡沫4，多个浮式泡沫4使得线缆漂浮在水面上且通过浮式泡沫4改变线缆的布置方向，信号传输线缆2上的靠近浮台的一个浮式泡沫固定在固定试验设备浮台3上使信号传输线缆2以竖直方式与试验设备6连接，起爆线缆9上的靠近浮台的一个浮式泡沫固定在固定爆源浮台7上使起爆线缆9以竖直设置方式与爆源8连接。
39.在数据采集设备上和试验设备6上分别固定有若干“口”字形固定扣14，信号传输线缆2的一端缠绕通过“口”字形固定扣后再与数据采集设备连接，另一端伸入水下缠绕通
过“口”字形固定扣后再与试验设备6连接。所述“口”字形固定扣14包括安装板和安装在安装板上的四个固定扣，四个固定扣首尾相接形成“口”字形结构。信号传输线缆2缠绕通过“口”字形固定扣14的方式为：信号传输线缆2的一端先穿过其中一组相对布置的两个固定扣后转动一定角度后穿过另外一组相对布置的两个固定扣。安全屋1中的数据采集设备线缆接口，也留存一段裕度，用口字形固定扣固定，然后再与数据采集设备相连接，保证爆炸时对线缆的拉拽使得数据采集线缆与数据采集设备的脱口。试验设备上焊接“口”字形固定环，保证试验设备水上托运时线缆的固定，同时布放线缆后，线缆留存一段裕度，用“口”字形固定扣固定，然后在与试验设备相连接。水下线缆需预留好浮台至试验结构的长度，避免线缆因受拉力对试验造成影响。
40.所述浮式泡沫4为长方体结构，在所述浮式泡沫4的上表面开设有一容纳线缆的凹槽，线缆安装在浮式泡沫4的凹槽后通过一个固定卡扣11固定限位。
41.所述信号传输线缆2和所述起爆线缆9的伸入水下的部分均未包裹泡沫层12，信号传输线缆2伸入水下的部分和起爆线缆9的伸入水下的部分分别通过若干扎带13扎成捆。
42.所述链条5的长度与试验设备6水下爆炸所需深度有关。
43.固定试验设备浮台3和固定爆源浮台7距离安全屋的距离为百米量级，满足爆炸试验要求。
44.一种海上水下爆炸试验长距离线缆的布放系统的布线方法，具体包括以下步骤：
45.步骤一、根据具体试验位置距工作平台10的距离及线缆长度、重量的需要，选择浮式泡沫4数量，并在工作平台10上完成线缆固定工作；线缆的固定工作包括：测量数据的多元化决定传感器数量，进而决定线缆的数量。根据包裹好的信号传输线缆2，对浮式泡沫4挖槽，保证线缆能够装配到凹槽中，将包裹好泡沫层12的线缆装配在浮式泡沫4的凹槽中，并用固定卡扣11固定，线缆将浮式泡沫4串联起来，浮式泡沫4将包裹好的线缆托起，既能满足水上漂浮，也能达到拐弯的要求，保证线缆在爆炸过程中拉拽安全；通过浮式泡沫4改变方向，在水面上弯曲延伸，为试验设备在爆炸后移动提供储备位移长度；
46.步骤二、在工作平台10上完成各种采集数据传感器与试验设备6、起爆器与爆源8的装配，并检验采集工具的灵敏度和准确性；将靠近相应浮台的最后一处浮式泡沫4固定在相应的浮台上，让水下线缆竖直地与试验设备6及爆源8连接，减小线缆自身重量对浮式泡沫4和试验设备6的拉拽，对试验造成不良影响；水下线缆需预留好固定试验设备浮台3至试验设备6的长度，避免线缆因受拉力对试验造成影响；固定试验设备浮台3通过链条5与试验设备6相连接，固定爆源8浮台7通过链条5与爆源8相连接；
47.步骤三、待所有设备都装配完成，通过拖船将装配好试验设备6的固定试验设备浮台3和装配好爆源8的固定爆源浮台7布置在海上指定的位置，并通过调整两个浮台的距离来控制爆炸距离；
48.步骤四、待浮台到达指定地点并稳定下来后释放链条5，试验设备6和爆源8带着线缆靠自身重力下沉，水下线缆没有包裹泡沫层12，在水下用扎带13将线缆结扎成捆，使线缆整齐自然下垂，待链条5和线缆均稳定，即试验设备6和爆源8抵达预定深度，链条5长度为试验设备6水下爆炸水深；
49.步骤五、人员撤离，准备试验。