装药壳体对含铝炸药水下爆炸性能影响研究

针对某含铝炸药,分别在6 mm钢壳、硬铝壳、PVC壳及裸药柱形装药条件下进行水下爆炸实验,测量3 m,5 m,7 m处冲击波压力时程曲线,获得不同装药条件下冲击波的峰值、冲量、能量及气泡脉动周期和气泡能等参数。利用AUTODYN-2D程序,对带壳装药含铝炸药水下爆炸过程进行数值模拟,通过与实验测量结果对比,验证数值仿真方法和结果的准确性。在此基础上,结合量纲分析与数值模拟方法研究填装比对冲击波波形、压力峰值及气泡脉动周期的影响规律。研究表明：填装较小时,冲击波压力峰值与冲击波能均增大;填装较大时,压力峰值与冲击波能均减小;气泡脉动周期随填装比的增加而减小;在钢壳装药下,最优填装比为1.45。有限元模型与计算结论可为水中兵器设计提供一定参考。     

ANFO在炮孔中的殉爆起爆试验研究

为了检验空气间隔装药结构中,现场混装铵油炸药(ANFO)主发装药段殉爆被发装药段的可行性和可靠性,设计了殉爆检验和试验方法,进行了5次共36个孔内ANFO殉爆试验,并测试了6个孔径为311 mm的孔内ANFO爆速。结果表明:沙漠地区某露天矿干燥钙质硅酸盐和覆盖砂层台阶爆破时,空气分段间隔装药中,上部装药段可以不设起爆体,直接利用底部装药段殉爆起爆,且孔径311 mm的炮孔比孔径165 mm的炮孔殉爆距离更大;被殉爆的上部装药段的爆速比底部装药段低,且随空气间隔长度的增大而降低;与常规分段起爆相比,采用殉爆起爆,没有放置上部装药段起爆体的工序,从而提高装药效率,节省起爆体成本。     

带壳炸药在高速运动炸药作用下殉爆效应研究

为研究带壳炸药在高速运动炸药作用下的殉爆效应,应用Lee-Tarver点火增长模型对三种不同运动速度的两种主发炸药作用下带壳炸药的临界殉爆距离进行数值模拟研究,获得了主发炸药运动速度对带壳炸药殉爆距离的影响规律。结果表明:主发炸药运动速度越快,动爆毁伤效能越强,被发带壳炸药临界殉爆距离越大;主发炸药运动速度越快,不同运动速度下被发带壳炸药临界殉爆距离差距越大;质量和运动速度均相同的TNT和PBX9404主发炸药,PBX9404炸药作用下被发带壳炸药临界殉爆距离较大,且两种主发炸药运动速度越快,这一差距越明显。     

铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响

为研究铝粉粒度对RDX基含铝炸药水中爆炸近场特性的影响,采用转镜式高速扫描相机对含30％(质量分数)微米铝粉、20％(质量分数)微米铝粉与10％(质量分数)亚微米铝粉的2种RDX基含铝炸药水下近场爆炸过程进行了观察记录,获得了沿装药径向的爆炸冲击波传播轨迹扫描底片。通过对2种含铝炸药水中近场爆炸扫描底片进行判读分析,获取了沿装药径向的爆炸冲击波传播迹线与爆轰产物膨胀迹线,由此分析得出2种含铝炸药爆炸冲击波传播速度、波阵面压力和爆轰产物气泡的膨胀位移等参数的变化规律,并对2种含铝炸药相关参数进行了对比分析。结果表明,在10％(质量分数)微米铝粉替换为亚微米铝粉后,含铝炸药冲击波的初始传播速度及波阵面压力减小且能量衰减速率也降低,冲击波传播距离为40 mm左右时,2种炸药的阵面压力便较为相近,并且在爆轰产物气泡膨胀阶段,由于亚微米铝粉反应较快,其释放的能量导致气泡膨胀速率增长较快。     

炸药殉爆的研究进展与展望

炸药是一种在外界激发能量刺激下会反应爆炸并对周围介质做功的物质。因其威力巨大,毁伤效应显著,在武器系统和爆破工程领域得到了广泛应用。殉爆是一炸药被附近另一炸药爆炸引爆的现象。殉爆限制了炸药的生产和储存,不利于大规模应用,因而炸药殉爆成为近年来的研究热点。从炸药殉爆机理、殉爆主要影响因素、殉爆距离测定方法、殉爆距离计算公式和殉爆数值模拟5个方面介绍了炸药殉爆的研究进展;最后,从与实际情况相符性、防殉爆措施研究、与安全规范相符性和数值模拟4个方面对炸药殉爆研究提出了展望。建议提高殉爆研究中主、被发装药数量级,采用多种炸药形态,考虑多种殉爆惰性介质和殉爆影响因素,研究防殉爆措施,将殉爆研究与工程安全设计需求相结合,构建多热点耦合本构模型。     

带壳装药壳体厚度对混凝土爆破毁伤效果的影响

根据混凝土中爆炸冲击波初始压力经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳装药在混凝土中爆炸进行数值模拟,计算了不同壳厚下爆炸冲击波的初始压力值,得到带壳装药混凝土中爆炸冲击波初始压力的拟合公式,分析了冲击波初始压力随壳体厚度与装药半径比的变化规律.另外,从爆炸能量和爆炸冲击波的比冲量两个角度分别研究了壳体厚度对混凝土毁伤效果的影响.结果表明:当壳厚为0.5 ～2 mm时,爆坑体积较裸装药时增大,毁伤效果也较好;但当壳厚大于2 mm时,爆坑体积逐渐变小,毁伤效果也将变差.     

延期雷管的殉爆和抗冲击波性能

延期雷管的准确引爆是保证毫秒延时爆破作业成功实施的基本保证。但如果先被引爆的炮孔装药产生的冲击波传播至后爆炮孔对其内的雷管产生较大作用时,雷管有可能产生殉爆或受到损坏,这两种情况均不利于爆破工程的实施。作者观测了雷管在水中受到冲击波作用之后的殉爆与受损情况,并作了分析。结果表明,雷管受到的冲击波作用较大时(>130MPa)容易发生殉爆,作用较小时雷管容易受到损坏而可能无法被激发,但如果被成功激发,其起爆能力不会下降。因此,在爆破施工中,炮孔间距不应小于致使雷管损坏或殉爆的距离。必要时应该对延期雷管采取保护措施。     

延期雷管的殉爆和抗冲击波性能

延期雷管的准确引爆是保证毫秒延时爆破作业成功实施的基本保证。但如果先被引爆的炮孔装药产生的冲击波传播至后爆炮孔对其内的雷管产生较大作用时,雷管有可能产生殉爆或受到损坏,这两种情况均不利于爆破工程的实施。作者观测了雷管在水中受到冲击波作用之后的殉爆与受损情况,并作了分析。结果表明,雷管受到的冲击波作用较大时(>130MPa)容易发生殉爆,作用较小时雷管容易受到损坏而可能无法被激发,但如果被成功激发,其起爆能力不会下降。因此,在爆破施工中,炮孔间距不应小于致使雷管损坏或殉爆的距离。必要时应该对延期雷管采取保护措施。     

典型战斗部水下爆炸侵彻仿真

为了研究典型战斗部水下侵彻情况,采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆柱形装药和半球形空穴装药水中爆炸情况进行数值模拟,并分析了两者冲击波压力、气泡直径的变化。结果表明:25μs时,半球形空穴装药近距离产生的冲击波压力是圆柱形装药的3倍多,但随着距离的增大,不同装药的影响逐渐减小;500μs时,半球形空穴装药水中爆炸形成的气泡轴向直径是圆柱形装药的1.5倍。采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆锥形装药战斗部和半球形装药战斗部爆炸成型和水中侵彻情况进行数值模拟,结果表明:半球形装药战斗部形成的射流外形良好,侵彻水层的速度降较小,更适合水中侵彻破坏。     

典型战斗部水下爆炸侵彻仿真

为了研究典型战斗部水下侵彻情况,采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆柱形装药和半球形空穴装药水中爆炸情况进行数值模拟,并分析了两者冲击波压力、气泡直径的变化。结果表明:25μs时,半球形空穴装药近距离产生的冲击波压力是圆柱形装药的3倍多,但随着距离的增大,不同装药的影响逐渐减小;500μs时,半球形空穴装药水中爆炸形成的气泡轴向直径是圆柱形装药的1.5倍。采用ANSYS-LS/DYNA 3D有限元仿真软件,对圆锥形装药战斗部和半球形装药战斗部爆炸成型和水中侵彻情况进行数值模拟,结果表明:半球形装药战斗部形成的射流外形良好,侵彻水层的速度降较小,更适合水中侵彻破坏。     

炸药的不完全起爆对其水下爆炸特性的影响

在2 m×2 m×2 m水箱中分别采用两种引爆方式对2.5 g、5 g和10 g圆柱形装药TNT进行了水下爆炸实验,得到了不同工况下冲击波和气泡脉动的压力时程曲线以及相应的气泡脉动过程。实验结果表明:使用电雷管对主装药进行引爆时,炸药并未完全起爆,冲击波峰值压力均小于经验公式计算得到的理论值,二者间平均误差为25.92%;而使用电雷管以及传爆药柱对主装药进行引爆后,炸药完全起爆,冲击波峰值压力与经验公式间的平均误差降低至4.37%,且整体较为稳定。在此基础上,对比两种引爆方式下的各项爆炸特性,发现炸药的不完全起爆会导致其爆炸后的气泡脉动周期和气泡膨胀最大半径有所减小,冲击波峰值压力、冲击波能以及气泡能明显降低,但对气泡脉动峰值压力的影响并不明显。     

两种含铝炸药水中近场冲击波传播规律研究

为揭示 RS211和 GUHL 两种含铝炸药水中爆炸近场冲击波的传播特性,采用高速扫描相机和阴影照相技术记录了近场冲击波沿柱形装药轴向的传播轨迹,结合 Rankine-Hugoniot 关系推算出了近场冲击波传播速度及阵面压力随传播距离的衰减规律,并与 TNT 炸药的结果进行了对比。同时,还结合近场冲击波的初始参数和Goranson 关系式计算出了炸药的爆压值。结果表明,初始冲击波阵面压力由大到小的顺序为 RS211、TNT、GUHL,在压力的衰减过程中,铝粉的反应使得冲击波的压力衰减速率得到降低,且 GUHL 炸药近场冲击波阵面压力的衰减最为平缓。     

空气层对RDX水下爆炸性能影响的实验研究

为了探究空气层对RDX爆炸性能的影响,采用水下爆炸实验测出含不同体积空气层的RDX水下爆炸参数,结果表明,空气层对水下爆炸参数的衰减作用显著。在相同不耦合系数K下,R_1和R_2处的比气泡能大小近似相等,分析认为比气泡能仅与炸药产生的爆生气体有关,与冲击波传播的距离无关。在R_1=0.8 m处,不耦合系数K为1～7时,峰值压力显著降低,通过实验结果拟合得到RDX的峰值压力经验公式;当K为7时,对RDX药柱冲量的影响较小,相反地,峰值压力、比冲击波能、比气泡能、水下爆炸总能量分别降低了46.62%、42.98%、37.26%、40.03%。同时,对空气层衰减RDX水下爆炸性能机理进行了分析,总结并提出一种全新的水下冲击波调节方法。     

浅水爆炸下高桩钢管柱表面作用荷载实验研究

通过不同炸药量、不同爆炸距离、不同起爆深度的水中爆炸模型实验,研究了浅水爆炸条件下高桩钢管柱表面压力特征和空间分布规律,分析了比例爆距对冲击波峰值及空间分布影响,给出了钢管柱表面冲击波反射系数、绕射系数和抗爆设计中实际作用冲击波的工程算法。研究结果表明:水中爆炸作用下,反射和绕射冲击波近似同时作用在钢管柱表面,峰值沿柱身高度方向非均匀分;冲击波受水面影响程度相对较小,二次气泡脉动受水面影响程度较大;反射和绕射冲击波峰值均随炸药量增加、作用距离减小而增加。比例爆距相同,反射冲击波峰值相同,但炸药量小、爆炸距离近的实验工况绕射冲击波峰值相对较小;钢管柱表面冲击波反射系数和绕射系数随比例爆距增加而减小。比例爆距≥1.71时,钢管柱实际作用冲击波峰值可近似按自由场冲击波峰值的1.37倍计算。     

柱状炸药水下冲击波连续测量研究

通过自制的压导探针,对柱状装药水下爆炸过程进行连续测量,获得了柱状炸药的爆轰波和水下近场冲击波头的时间历程演化曲线。由此计算出柱状炸药的爆速、水的冲击波速度随时间的变化曲线;进一步由水的冲击雨果尼奥关系式和界面压力、速度连续方程,计算得到了炸药爆压、水下近场冲击波超压变化曲线。结果表明,水下爆炸近场的冲击波速度近似以指数形式衰减,最初阶段衰减很快,随时间推移,衰减越来越慢,最终水中冲击波速度趋于声速。近场冲击波超压的衰减形式与冲击波速度的衰减形式相似。     

RDX/Al含铝炸药水下爆炸实验研究

铝粉含量和周围介质的可压缩性对含铝炸药的爆炸效应有很大影响.通过水下爆炸实验,研究了铝粉含量对RDX/Al含铝炸药水下爆炸冲击波能量的影响以及冲击波特征参数随传播距离的变化关系.结果表明,铝粉在爆轰产物中的二次燃烧反应明显地减缓了水中冲击波后压力的衰减,提高了冲击波的能量和冲量,当铝粉含量为20%时,RDX/Al含铝炸药的冲击波能量达到最大值.确定组分的含铝炸药仍然符合爆炸相似律,无量纲冲击波特征参数与对比距离的函数关系可以拟合为幂函数形式.     

平面药包爆破抛掷规律的试验研究

在硐室爆破工程实践中,为了达到设计的抛掷距离和特定的抛体堆积形态,往往设计布置平面药包。本文通过现场小型模拟试验,对平面药包的爆破漏斗大小与深度、抛掷堆积规律以及合适的药包间、排距进行了系统研究与分析。模拟试验证明,抛掷距离与最小抵抗线成正比关系;群药包爆破时,抛掷距离与药包的间、排距也有一定关系。