不同起爆方式对TNT水中爆炸作用的影响

通过小型爆炸水池实验,研究了端面点起爆和中心点起爆状态下TNT装药水中爆炸能量输出结构的变化规律,并将两者进行了对比.结果表明,装药端面点起爆后,能量输出结构-冲击波压力峰值和比冲量有较大的变化,靠近起爆端方向的冲击波压力峰值和比冲量变化均较其他方位提高,端面点起爆状态比中心点起爆特定方位的冲击波压力峰值和比冲量增大约10%.得出在装药形状基本不变的条件下,改变起爆方式即可实现在水下特定方位处的爆炸能量输出结构变化.另外,聚能结构的存在,对爆炸远区冲击波比冲量的提高有益.     

壳体厚度和爆炸深度对水下爆炸冲击波的影响

根据Cole水下爆炸冲击波经验公式和C-J爆轰理论,用AUTODYN软件对带壳小药量装药水下爆炸进行数值模拟,计算了不同壳体厚度的TNT水下爆炸冲击波压力峰值,得到带壳装药水下爆炸冲击波峰值压力的拟合公式,分析了冲击波随装药壳厚与半径比以及爆炸深度的变化规律.结果表明,带壳装药水下爆炸的冲击波峰值压力随壳厚与装药半径比...     

装药壳体厚度对水激波管内压力波形的影响研究

为提高水下爆炸时水激波管对压力校准的精度,在原有的设计基础上,针对压力源起爆装置,探讨了装药壳体厚度对水激波管内爆炸产生的冲击波压力的影响;利用AUTODYN-2D软件,对壳体厚度分别为0.5、1.5、2.5、3.5和5.0mm下的小当量TNT装药起爆进行数值模拟,获得了不同壳体厚度下水激波管内多个距离处的压力时程曲线;将点火头起爆装置改为雷管起爆装置进行试验,对数值模拟进行验证。结果表明,壳体越厚,其对冲击波在水激波管内的约束作用越明显;相同的传播距离下,壳体越厚,冲击波压力峰值越小,脉宽越大;在端盖处,当填装比为2(壳厚为5mm)时,其压力峰值可达等条件下裸药的0.42倍;试验结果证明了模拟结果的准确性以及设计的起爆装置的可行性。     

壳体约束强度对温压炸药空中爆炸性能的影响

为评估壳体约束强度对温压炸药爆炸性能的影响,对不同壳体约束强度下的固体温压炸药进行野外静爆试验,用AUTODYN软件对该过程进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果表明,相同装药条件下,裸装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值大于带壳装药;铝壳体装药爆炸冲击波参数值、冲击波衰减速率和后燃峰压力值较钢壳体装药高;数值模拟得到的冲击波曲线形态、峰值及冲量与试验结果吻合较好,且裸装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较带壳装药早,铝壳体装药爆炸冲击波的后燃峰到达时间较钢壳体早;初始冲击波超压值受壳厚影响较大,壳体的存在使冲击波的传播滞后。     

PVDF计在水中爆炸近场压力测试中的应用

为得到炸药水中爆炸冲击波在一定近场范围内的压力剖面曲线和峰值压力随传播距离的衰减规律,采用在炸药起爆轴线上布置4个PVDF计测量冲击波压力以及在相同实验情况下对炸药轴线上冲击波轨迹进行高速扫描的方法,研究了PVDF计测试近场压力的可行性.结果表明,PVDF计可以用于水中爆炸近场冲击波压力的测量,在量程允许范围内,能得到较准确的冲击波压力峰值;在冲击波强度小于4GPa的情况下,得到了冲击波的压力衰减历程,获得近场压力剖面曲线,对评估舰船抗爆性能具有重要意义.     

起爆方式对线性成型装药爆炸威力的影响

为研究不同起爆方式对线性成型装药爆炸威力的影响,根据线性成型装药的爆轰机理,设计了5种起爆方式,得到不同起爆方式下线性成型装药的侵彻威力。结果表明,对线性成型装药,端面起爆可以形成偏向的线性爆炸成型弹丸(EFP);上端面中心点起爆和上端面中心线多点起爆可以形成正向线性EFP;两端同时起爆可以形成大威力EFP;上端面两棱多点对碰起爆可以通过控制横向和轴向的起爆时差形成散点EFP。起爆误差是多点起爆下影响线性成型装药侵彻威力的主要因素。     

炸药空中与水中爆炸冲击波超压的换算关系

通过经验公式分析及模拟实验研究,对炸药装药空中与水中爆炸产生的冲击波超压换算关系进行了研究.结果表明,当比例距离r=R/W1/3的取值范围在1.5～2.5时,炸药装药空中与水中爆炸冲击波超压有定量的换算关系,并拟合出确定的换算公式.通过理论和经验数据分析,得出其他装药水中冲击波超压TNT当量的换算方法,冲击波参数TNT当量应根据炸药水中爆炸的冲击波能进行换算.通过对比证明,根据冲击波参数TNT当量修正后的经验公式计算结果精度可以满足工程设计使用.     

不同壳体装药爆炸威力的数值模拟及试验研究

为研究装药壳体材料对爆炸威力的影响,对不同壳体装药在空气和混凝土靶中的爆炸破坏效应进行了数值模拟及试验研究.结果表明,在相同的装药情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸产生的冲击波超压相对D6A钢壳体装药的高.因碳纤维复合材料壳体装药爆炸时不产生破片,所以对远距离目标不造成破坏,而D6A钢壳体装药爆炸时产生的破片对远距离目标具有一定的杀伤效应.从混凝土靶的爆炸破坏效应来看,碳纤维复合材料壳体装药在阻抗匹配方面要比D6A钢壳体装药好,更利于爆炸冲击波的传播.在同样装药的情况下,碳纤维复合材料壳体装药爆炸对靶体爆炸驱动有效能量大于D6A钢壳体装药.静爆试验证明了数值计算与试验结果相一致.     

高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波特性

为了研究高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波传播特性,利用AUTODYN有限元软件,研究了不同海拔高度及其解耦对应的低温条件和低压条件对运动装药爆炸冲击波超压场的影响规律;建立了预测低温环境和低压环境下运动装药爆炸冲击波超压的理论计算模型,并通过试验数据和数值模拟进行了对比验证。结果表明,该计算模型可以有效预测不同低温、低压以及低温和低压耦合的高海拔环境下运动装药的爆炸冲击波超压;海拔高度从0升至10000m,冲击波超压峰值平均减小35.6%,冲击波作用范围增加62.0%;随着环境温度降低,冲击波超压峰值平均增加0.43%,冲击波作用范围减小11.9%;随着环境压力降低,冲击波超压峰值平均减小36.4%,冲击波作用范围增加83.5%;不同海拔高度下装药运动速度引起的冲击波超压增大系数变化规律与解耦对应的低压条件影响规律基本相似;高海拔环境对运动装药爆炸冲击波的作用范围及超压的影响主要取决于低压条件,低温条件的影响程度较小。     

破片轴向飞散战斗部破片速度的分布规律

用数值模拟和试验两种方法研究了不同装药长径比的破片轴向飞散战斗部在单点起爆与平面起爆两种起爆方式下的速度分布特征.结果表明,装药端面中心位置处破片速度最高,沿径向大致呈抛物线趋势衰减;随着长径比的增大,破片速度增大,但增大幅度趋缓;相对于中心单点起爆,平面起爆提高了装药爆轰的瞬时度,减弱了爆轰产物气体侧向稀疏作用,能够有效提高破片速度,且速度增益在中心位置处最大,沿径向增益趋缓;就装药结构来说,长径比越大,速度增益越小,平面起爆能够更有效地提高小长径比战斗部的破片速度增益.     

水下爆炸冲击波传播的近似计算

水下爆炸冲击波传播计算由能流密度一时间曲线经验表达式化简。用简单数值积分法解由拉格朗日形式流体动力学方程、Hugoniot方程和能流密度一时间关系式组成的偏微分方程组，不同距离处的冲击波峰值由单点初始数据计算。结果表明，由近似计算方法所得结果与实测数据和相似律结果一致。适当选取起算参数，在5倍装药半径以外的爆炸远场范围计算精度良好。5倍装药半径以内的爆炸近场，冲击波未充分形成，计算方法失效。计算了几种含铝炸药的冲击波传播，表明冲击波能显著影响冲击波传播特性，冲击波能有利于抑制超压衰减。     

RDX基含铝炸药水中爆炸近场冲击波特性

通过水中爆炸试验,得到了RDX基含铝炸药在不同比例距离((-R))处的水中冲击波峰值压力、冲量和冲击波能.结果表明,在测试范围内,(-R)＜1.5 m/kg1/3,Al的质量分数为10%～20%时,冲击波峰值压力基本不变;(-R)≥1.5 m/kg1/3时,Al的质量分数为0～30%时,冲击波峰值压力基本不变.测试范围内,Al的质量分数为20%～30%时,冲量基本不变;Al的质量分数小于20%,冲量随Al含量的增加不断增大.(-R)＜1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加而不断衰减;(-R)≥1.0 m/kg1/3时,冲击波能随比例距离的增加基本保持不变.(-R)=0.79 m/kg1/3(药柱18倍半径处)时,冲击波能量利用率只有25%左右,初始冲击波能损失了近1/2～3/5.     

炸药水下爆炸冲击波参数的修正

根据有限水域中TNT、钝化RDX的测试结果,结合所采用传感器的特点．得出了一种修正冲击波参数(峰压、比冲能)的方法。结果表明,修正后的峰压与计算值接近,TNT、钝化RDX的比冲能分别占其总能量的46％、44％左右,并使测试总能量占其爆热值的95％以上。     

Al/AP对RDX基复合炸药水中爆炸参数的影响

以RDX为主炸药,通过添加不同含量的Al粉和AP制成6种RDX基复合炸药,采用水中爆炸实验研究,从冲击波参数和气泡参数等方面分析了Al粉和AP对复合炸药水中爆炸性能的影响。结果表明,主炸药含量不变时,随着Al与AP摩尔比的增大,冲击波峰值压力、时间常数、冲量和能流密度都逐渐减小,气泡周期、气泡能和最大气泡半径先增大后减小,当Al与AP的摩尔比为3.8左右时,达到最大值。     

Investigation of shock detonation of TATB using proton radiography

The initiation of detonation of plasticized TATB by shock loading using an initiator pressure charge of an HMX based explosive was studied by radiography. In the experiments, the size of the initiator and the initial density of the TATB charge were varied. During initiation of TATB detonation, part of the material did not react, forming so-called dark zones. As the process goes on, the detonation wave bends around the dark zones, without initiating the material within them. The evolution of the area of dark zones was compared for samples of different initial density and initiators of different sizes. The characteristic boundaries and X−t diagrams of detonation front propagation under different loading conditions were constructed from images of the explosive process. Density distributions behind a divergent detonation wave front at different times were obtained and analyzed.     

Effect of Al/O Ratio on the Detonation Performance and Underwater Explosion of HMX‐based Aluminized Explosives

The performance of detonation and underwater explosion (UNDEX) of a six‐formula HMX‐based aluminized explosive was examined by detonation and UNDEX experiments. The detonation pressures, detonation velocities, and detonation heat of HMX‐based aluminized explosive were measured. The reliability between the experimental results and those calculated by an empirical formula and the KHT code was verfied. UNDEX experiments were carried out on the propagation of a shock wave and a bubble pulse of a 1 kg cylindrical HMX‐based aluminized explosive underwater at a depth of 4.7 m. Based on the experimental results of the shock wave, the coefficients of similarity law equation for the peak pressure and attenuation time constant of shock wave were in acceptable agreement. The bubble motion during UNDEX was simulated using MSC.DYTRAN software, and the radius time curves of bubbles were determined. The effect of the aluminum/oxygen ratio on the performance of the detonation and UNDEX for an HMX‐based aluminized explosive was discussed.     

负压环境对炸药爆炸冲击波影响的实验研究

为了研究负压环境对炸药爆炸冲击波的影响,在自制可调真空度爆炸容器中进行负压爆炸实验,采用PCB压力传感器测量罐体轴线固定位置点的冲击波超压,分析了在0、-20、-40、-60、-80、-90、-99kPa等不同负压环境下罐体内测点爆炸冲击波反射超压时程曲线。结果表明,爆炸环境负压降低,测点一次、二次冲击波峰值超压随之降低,在-40kPa和-99kPa负压环境下超压降低显著;爆炸冲击波速度大小与传播介质密度相关,即环境负压越低,气体越稀薄,冲击波传播速度越快;爆炸冲击波速度随环境负压降低而升高,与超压降低强度无相关性;负压环境不改变容器内实验雷管爆炸的气体产物生成量;在近似真空环境中,爆炸冲击波主要以爆轰产物为传播介质,冲击波速度提高受限于爆轰产物运动速度,强度弱,衰减迅速。     

起爆方式对线性聚能装药射流形成的影响

以工程中常用的柔性切割器为研究对象，在不考虑端部效应的前提下，对3种起爆方式下线性聚能装药射流的形成过程进行了理论分析和数值模拟。结果表明，不同起爆方式下射流头部速度以端部面起爆最大，线起爆次之，端部点起爆在端面附近处形成的最低，但在距端面一定距离处，射流头部速度又能增大到与端部面起爆的速度相近。在射流内部，端部面起爆形成的射流在内部各点处的速度都是3种起爆方式中最大的，而端部点起爆时，则是随着距起爆点距离的增加由处处小于线起爆的射流速度分布转变到与端部面起爆相同的射流速度分布。在此基础上进一步提出3种起爆方式下线性聚能装药切割目标的数值模拟方法。