球形炸药设计及其水下爆炸冲击波特性

雷管等爆炸元件的爆炸能量分布通常并不均匀,在离心机中研究爆炸问题对爆源的尺寸和爆炸能量分布要求较高,爆炸能量不均匀对试验结果存在影响,不符合爆炸力学中的点源假定。采用黑索金炸药制作球形炸药,探讨了细径导爆索及无起爆药雷管作为起爆方式的适用性。最终确定微型导爆雷管中心起爆球形炸药的方式,并研究了其水下爆炸冲击波特性,峰值压力与比例距离近似成线性关系,冲击波压力波形可以较好地采用冲击波压力公式拟合。     

起爆方式对柱形炸药空爆冲击波场的影响

为研究起爆方式对柱形炸药爆炸能量输出的控制效应,运用AUTODYN软件对不同起爆方式作用下的炸药在空气中爆炸过程进行了模拟。通过对比分析参考位置的冲击波超压峰值,得到了起爆方式对爆炸冲击波场分布的影响规律。研究结果表明:比例距离小于5 m·kg-1/3时,起爆方式可改变爆炸冲击波场的局部分布形态,其在不同的方向和距离对冲击波超压影响存在差异;比例距离大于5 m·kg-1/3时,起爆方式对冲击波场分布基本无影响;柱形炸药长径比一定的条件下,同一起爆方式作用下的爆炸相似律仍然成立。     

雷管起爆能力测定方法探讨

参照工业炸药水下爆炸能量的测试原理,结合欧洲工业雷管起爆能力标准,对比我国工业雷管起爆能力的定量评价方法,引出水下测试雷管起爆能力的方法.实验采用自行设计的水池和测试系统,根据所得出的峰值压力Pm、衰减时间常数θ、气泡脉动周期tb,计算出雷管的冲击波能和气泡能,来评价工业雷管起爆能力.数据重现性好,且实验系统可重复使用,可作为我国工业雷管起爆能力的评价方法加以推广.     

平凹底雷管起爆机理的探讨

本文是继前文进行的工作,利用高速摄影、x脉冲照相等研究了雷管爆炸后的动态状况。实验证明:平、凹底雷管在矿山使用的条件下,起爆能力相差是不多的。因为此时不论凹底或平底雷管的起爆能力,都靠爆炸气体和冲击波二者的作用。金属流在雷管和炸药直接接触(即凹穴内填满炸药)时,或者不产生射流,或者虽产生了射流,也因起爆面积小、速度快,而对爆轰感度小的矿药无起爆作用。如凹底雷管在空气中爆炸,金属流可以很好形成,有较大的功能,但对钝感炸药(如2~#矿药或梯恩梯等临界直径大的炸药)也是很难起爆的。     

飞片雷管与工业雷管的输出能量比较

飞片雷管和工业雷管的起爆方式及装药结构不同，必然会导致起爆能力的差异。以铅板穿孔，起爆钝感炸药及水下爆炸能量测试等试验，测量飞片雷管和工业雷管的起爆能量，比较结果得出：飞片雷管比工业雷管的起爆能力大。     

挡墙对爆炸冲击波传播影响的数值模拟

基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法,采用有限元软件AutoDyn,对TNT 炸药地面起爆后,爆炸冲击波遇到挡墙时的传播规律进行了三维数值模拟。分析了炸药在自由空气中,刚性地面上,沙土地面上起爆情况下,对不同方向超压分布的影响,研究了当冲击波遇到挡墙时其迎爆面的超压和比冲量分布及冲击波绕射之后挡墙后方的超压和比冲量分布规律。分析结果表明:炸药起爆环境对冲击波超压有明显的影响,其影响程度随方向而定。爆炸冲击波遇到混凝土挡墙后将产生约2 倍于入射压力的反射超压;在比距离较小时,挡墙迎爆面的最大压力和比冲量均出现在挡墙底部。爆炸冲击波绕过挡墙之后将会发生环流汇聚现象,并且在冲击波相互碰撞下汇合处的超压较大。     

水下爆炸冲击波作用下屏蔽装药的冲击引爆理论和仿真研究

针对水下爆炸冲击波对屏蔽装药的冲击引爆问题展开研究。从理论上建立了水下爆炸冲击波对屏蔽装药的冲击压力计算方法,结合炸药起爆判据,可确定炸药冲击引爆的临界条件;采用AUTODYN仿真软件,对水下爆炸冲击波冲击引爆屏蔽装药的过程进行了数值模拟;分析了主发药量和屏蔽板厚度对炸药临界起爆的影响;采用最小二乘法得到了临界理论起爆判据的参数n、K,与文献中的起爆判据进行对比,在一定范围内符合较好。结果表明:理论计算与数值模拟误差不超过6.75%,说明所建立的理论计算方法是有效的;相同条件下,随着主发药量的增加和屏蔽挡板厚度的减小,水下爆炸冲击波对屏蔽装药的临界起爆距离随之降低。     

各种雷管的起爆方法

一、前言在爆破现场,要求炸药爆破时安全、高效、各种方向均可起爆。为此,不论用何种方法,能使炸药爆炸能量达到理想值的能源则是雷管。雷管的起爆机构是用热能、冲击能、电能等手段赋予给起爆药并引爆猛炸药。日本使用电雷管占95％。近年来正进行非电雷管起爆方法的研究试验。二、雷管的起爆方法分类     

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。     

氧化剂对炸药水中爆炸能量输出结构的影响

为了研究氧化剂对炸药爆炸能量输出结构的影响,采用水中爆炸试验方法研究了高氯酸铵(AP)对炸药水中爆炸冲击波的影响。试验结果表明,在炸药中添加AP,可以调整炸药爆炸能量输出结构,降低炸药水中爆炸冲击波的压力衰减速度,提高炸药水中爆炸冲击波冲量。通过等质量替换试验发现,AP在试验所用的炸药体系中释放的能量高于黑索今(RDX),试验结果可为炸药配方精细化设计及水中兵器毁伤设计提供指导。     

便携式非接触聚能射流引爆器销毁废旧弹药

为了更安全、便捷地引爆销毁废旧弹药,采用非接触聚能射流引爆销毁技术。该技术主要利用炸药爆炸产生的爆轰波挤压金属药型罩,形成高温、高速、高压金属射流侵彻并穿透弹体,依靠聚能射流剩余能量继续侵彻引爆弹丸装药,从而引爆废旧弹药。同时也对聚能射流引爆器销毁废旧弹药的实际应用情况进行了分析。结果表明:便携式非接触聚能射流引爆器可代替常规的炸药殉爆法进行废旧弹药的销毁排除,有效避免销毁作业过程人员与废旧弹药直接接触的风险,且销毁器整体结构简单,装药量少,大大提高作业人员的安全性和便捷性。     

新型气源气相起爆系统实验研究

选择液化石油气加氧气为气相起爆系统新型混合气源，对其在细长管道内传爆性质进行实验研究。结果表明，新气源在内径３ｍｍ长度５００ｍ的细长塑料管道内，经激爆形成的爆轰波传爆可靠，爆速达２５００ｍ／ｓ，其尾部能可靠激爆多根分叉导爆管；爆轰淬熄直径为０７ｍｍ。气相起爆器采用气体配比、混合、反射增压、防爆等装置的系统设计是可行的。     

导爆索轴向爆轰波压力测试技术研究

导爆索作为传爆和引爆的一种爆破材料,其内部爆轰波的输出压力对炸药包的引爆和成型材料的作用是一个重要的参数。着重介绍了锰铜传感器的测试原理,并根据导爆索的结构设计了爆压实验,同时利用其装置对导爆索端面的压力进行了多次测量,得到了较满意的测试结果,且测试的爆压数值对导爆索的输出性能参数具有重要的参考价值。     

导爆索轴向爆轰波压力测试技术研究

导爆索作为传爆和引爆的一种爆破材料,其内部爆轰波的输出压力对炸药包的引爆和成型材料的作用是一个重要的参数。着重介绍了锰铜传感器的测试原理,并根据导爆索的结构设计了爆压实验,同时利用其装置对导爆索端面的压力进行了多次测量,得到了较满意的测试结果,且测试的爆压数值对导爆索的输出性能参数具有重要的参考价值。     

TNT炸药爆炸场中三波点的数值模拟

准确预测三波点的位置和揭示三波点的规律,对工程防护和实现弹药的高效损伤有着重要作用。基于LS-DYNA有限元软件,利用数值模拟方法研究了TNT炸药在混凝土地面上形成爆炸冲击波的三波点运动轨迹,并初步揭示了炸高、药量和炸药形状等因素对三波点高度的影响。研究表明:在爆炸场中,爆炸冲击波以炸药为中心向四周传播,三波点轨迹的高度均呈现逐渐增高的变化趋势。不论改变炸药的药量还是炸高,三波点高度的增速在中场(4.0~7.0 m)都较缓,而进入远场(7.0 m)增速骤增。当炸药的炸高和药量相同,炸药形状不同时,圆柱状炸药在中场爆炸形成的三波点高度比长方体炸药略高,且高度增速都较缓;而在远场三波点的高度基本相等,且增速急剧上升,趋于定值。与炸药形状的影响相比,炸高和药量对TNT炸药爆炸冲击波的三波点高度的影响较大。     

TNT炸药爆炸场中三波点的数值模拟

准确预测三波点的位置和揭示三波点的规律,对工程防护和实现弹药的高效损伤有着重要作用。基于LS-DYNA有限元软件,利用数值模拟方法研究了TNT炸药在混凝土地面上形成爆炸冲击波的三波点运动轨迹,并初步揭示了炸高、药量和炸药形状等因素对三波点高度的影响。研究表明:在爆炸场中,爆炸冲击波以炸药为中心向四周传播,三波点轨迹的高度均呈现逐渐增高的变化趋势。不论改变炸药的药量还是炸高,三波点高度的增速在中场(4.0⁷.0 m)都较缓,而进入远场(>7.0 m)增速骤增。当炸药的炸高和药量相同,炸药形状不同时,圆柱状炸药在中场爆炸形成的三波点高度比长方体炸药略高,且高度增速都较缓;而在远场三波点的高度基本相等,且增速急剧上升,趋于定值。与炸药形状的影响相比,炸高和药量对TNT炸药爆炸冲击波的三波点高度的影响较大。     

一种改进的水下爆炸冲击波信号修正方法

爆炸载荷是舰船抗冲击设计和分析的基础,爆炸冲击波是表征炸药威力的一个关键物理量。在水下爆炸试验中,由于PCB138A50型电气石水下传感器在高频段存在失真,使得水下爆炸自由场压力信号存在上升沿、峰值失真的情况。当爆源与测点的水平距离远大于测点深度时,测点接收的信号需考虑反射波影响,一般会出现水面截断,形成驼峰现象。这都会使压力信号的冲击波能量计算产生误差,进而影响舰船的抗冲击分析。文章用Jensen提出的方法修正峰值,使用Cole函数对冲击波进行拟合修正。经对比,Cole函数拟合法比传统的指数拟合法修正后的冲击波能量更接近于试验炸药冲击波能量的理论值。     

地铁隧道电子与非电子雷管爆破振动信号的HHT对比分析

运用HHT分析方法对深圳地铁7号线及北京地铁16号线的实测爆破振动信号进行分析,对比普通毫秒延时雷管和电子雷管在爆破振动强度、延时时间、时频特性和能量分布特征等方面的不同。结果表明:电子雷管应用于单孔连续起爆技术,能量利用率高,可以有效的减小爆破振动强度和振动持续时间,在降低了单段装药量的同时增加了循环进尺深度。普通毫秒雷管爆破产生的瞬时能量较大,在频带范围内的分布相对较广;电子雷管的瞬时能量相对较小,且在频带上分布多集中在中低频部分。利用HHT瞬时能量法可以有效识别普通毫秒雷管的实际延时时间,而电子雷管相邻段位间的延时间隔时间很小,爆炸应力波发生了复杂的叠加和干扰,识别出的突变峰值明显小于普通毫秒雷管的爆破。     

含铝炸药近场水下爆炸冲击波的实验及数值模拟

含铝炸药能改善能量的输出结构,增强爆轰产物的做功能力,将其应用于水下爆炸,能显著提高水中兵器的爆炸威力和毁伤能力。基于电测法采用PVDF压力传感器开展含铝炸药RL-F和TNT近场水下爆炸冲击波实验,并采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)法对其进行模拟;通过将仿真结果与实验值及经验值对比,结果表明采用合理的边界条件、计算参数和有限元模型,CEL方法能准确地模拟含铝炸药和TNT近场水下爆炸冲击波的传播过程;含铝炸药近场水下爆炸冲击波压力衰减速率相对于TNT较缓慢。在验证数值模型合理性的基础上,将数值结果拟合得到TNT近场水下爆炸冲击波峰值压力在6倍装药半径内以及含铝炸药峰值压力在一定比例距离范围内的近似回归公式。