线型聚能切割器水下切割钢板性能的数值模拟研究

借助ANSYS/LS-DYNA软件对线型聚能切割器水下切割钢板性能的影响因素进行了数值模拟研究。重点分析了水介质、有无药型罩和带有空气槽对射流侵彻靶板的特性影响。结果表明:聚能槽内的水介质会阻碍射流的形成,严重影响切割性能;带有空气槽的切割器可以提供射流形成的空间,大幅提高射流的侵彻能力;通过对无药型罩切割器水下切割钢板的数值计算,得到的钢板侵彻深度可达15.3 mm,相比有药型罩时,无药型罩的切割深度有了很大提高,侵彻深度大约是有药型罩的3倍,接近空气中线型聚能切割器对钢板的切割深度17.2 mm。     

半正方形罩线型切割器的数值模拟研究

半正方形药型罩也可以看作两个楔角90°楔形药型罩相对排列在一起而演化出的一种线型聚能装药结构。应用LS-DYNA非线性有限元软件完成了爆炸载荷下半正方形罩线性切割器形成射流过程的数值模拟。结果表明,半正方形罩线性切割器能形成一股片状扇形聚能射流;半正方形罩线型切割器形成射流存在一个初始射流二次汇聚的过程,二次汇聚形成的射流速度比一次汇聚射流速度提高了33%以上;半正方形罩线型切割器形成射流速度要明显高于普通线型切割器;随药型罩厚度的增加,半正方形罩线型切割器形成射流速度降低。     

线性聚能切割器切割钢索的试验研究及数值模拟

基于经典射流成型理论计算基础设计了线性聚能装药切割器,利用铜质药型罩切割器对100mm直径的桥梁钢索进行了切割试验,并利用LS-DYNA对线性聚能射流侵彻钢索进行了数值模拟。试验与数值模拟均表明,利用线性聚能切割器切割钢索进行定向爆破拆除是可行的。     

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。     

柱-锥结合线型药型罩射流特性的数值模拟

为了提升线型聚能装药的切割能力,在锥形线型药型罩的基础上设计了一种新型柱-锥结合线型药型罩,并采用数值模拟软件ANSYS/ls-dyna对柱-锥结合线型药型罩、圆弧顶线型药型罩、锥形线型药型罩射流的形成及切割45号钢板的过程进行了数值模拟,通过对比3种结构药型罩形成射流的头尾部速度、拉伸断裂时间、对45号钢板的切割能力来确定设计方案的可行性。研究表明:柱-锥结合线型药型罩形成射流的头部速度最高,相对锥形线型药型罩提高了约12.6%,相对圆弧顶线型药型罩提高了约5.4%;而且柱-锥结合线型药型罩形成的射流拉伸性能较好,能量更高,对45号钢板的切割能力最强,相对圆弧顶线型药型罩提升了约26.7%,相对锥形线型药型罩提升了约58.8%。     

乳化炸药聚能射流侵彻靶板的数值仿真

为了研究聚能射流侵彻靶板的过程,采用乳化炸药对半球形药型罩聚能射流侵彻靶板实验,控制炸高为9cm,药型罩采用铜质材料。利用AUTODYN软件对聚能射流的形成、侵彻铝板的过程进行数值仿真,并且对多物质EULER算法求解得到的模拟结果进行分析,仿真结果与实验结果基本一致。     

乳化炸药聚能射流侵彻靶板的数值仿真

为了研究聚能射流侵彻靶板的过程,采用乳化炸药对半球形药型罩聚能射流侵彻靶板实验,控制炸高为9cm,药型罩采用铜质材料。利用AUTODYN软件对聚能射流的形成、侵彻铝板的过程进行数值仿真,并且对多物质EULER算法求解得到的模拟结果进行分析,仿真结果与实验结果基本一致。     

线型聚能装药切割器系统参数研究

为满足某新型战斗部的要求 ,基于定常理论设计了线型聚能装药切割器。利用紫铜和钢药型罩切割器对不同厚度的钢板进行了切割试验 ,得到了一组切割器参数及相应的切割深度。对实际的与理论计算的切割深度进行了比较 ,结果表明 :装药量较大的线型聚能装药切割器 ,其实际切割深度略大于理论切割深度 ,可以满足某新型战斗部的要求 ;同时表明 ,对于小型切割器 ,利用公式 p =2 ·sinα·L ρj/ ρt计算侵彻深度是可行的     

线型聚能装药切割器系统参数研究

为满足某新型战斗部的要求 ,基于定常理论设计了线型聚能装药切割器。利用紫铜和钢药型罩切割器对不同厚度的钢板进行了切割试验 ,得到了一组切割器参数及相应的切割深度。对实际的与理论计算的切割深度进行了比较 ,结果表明 :装药量较大的线型聚能装药切割器 ,其实际切割深度略大于理论切割深度 ,可以满足某新型战斗部的要求 ;同时表明 ,对于小型切割器 ,利用公式 p =2 ·sinα·L ρj/ ρt计算侵彻深度是可行的     

线型聚能切割器结构参数优化设计及应用

针对钢结构目标,优化设计了一种组合式的爆炸切割装置,此装置可以实现对钢结构目标的快速高效切割。以线型聚能装药为研究对象,采用正交优化设计方法,对线型聚能切割器的药型罩壁厚、顶角、口径、炸高等主要结构参数进行优化设计,并确定了最优线型聚能装药结构。采用该结构参数的线型聚能切割器,能够对典型钢结构目标进行有效切割。     

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。     

线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点。文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系。进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起爆、沿顶部线性和外表面高速起爆问题都进行了理论解析和研究,分析了各种起爆方式的切割射流与破甲特点,以及对切割器参数设计的影响等。还根据滑移爆轰、等容爆轰、正向起爆对飞片驱动能力的对比分析,结合所建立的聚能切割理论,说明了高速起爆可以提高切割能力的原理。通过分析对比各种装药质量比下飞片的爆炸能量利用率,指出了爆炸切割器设计药量的选取原则。对于复杂的三维爆炸聚能切割理论问题,笔者尽量采用简洁直观的数学方法进行理论推导,着重对物理概念的阐述与分析,以求对线型聚能爆破的理论和技术发展起到促进作用。     

线型聚能切割爆破的理论研究

通过对线型聚能爆炸切割器的高速碰撞问题建立不可压缩流体模型,推导获得了爆炸切割射流参数的解析解,将之与聚能破甲理论结合,详细分析了爆炸切割器的设计要点。文中系统地说明了线型聚能切割爆破的切割深度、切割器设计炸高、聚能罩最佳顶角、聚能罩材料等与切割器参数的关系。进而利用所建立的流体聚能切割理论模型,对聚能切割器顶部同步起爆、沿顶部线性和外表面高速起爆问题都进行了理论解析和研究,分析了各种起爆方式的切割射流与破甲特点,以及对切割器参数设计的影响等。还根据滑移爆轰、等容爆轰、正向起爆对飞片驱动能力的对比分析,结合所建立的聚能切割理论,说明了高速起爆可以提高切割能力的原理。通过分析对比各种装药质量比下飞片的爆炸能量利用率,指出了爆炸切割器设计药量的选取原则。对于复杂的三维爆炸聚能切割理论问题,笔者尽量采用简洁直观的数学方法进行理论推导,着重对物理概念的阐述与分析,以求对线型聚能爆破的理论和技术发展起到促进作用。     

高热剂在弹药销毁中的应用

为了解决弹药生产、运输、储存、应用中产生的报废弹药,以及军事演习和战争年代遗留弹药的销毁问题,常采用爆炸法、燃烧法和分解法,但是对于那些不能移动,必须原地销毁的弹药,上述方法存在着很大的安全隐患,必须采用高热剂销毁弹药的方法。高热剂销毁弹药主要包括高热剂金属熔流销毁法和金属熔融依附法,利用铝热反应产生的高温和熔融金属熔渣,对弹药金属壳体进行熔穿,并点燃内部炸药,使炸药产生的高温高压气体由熔穿孔排出,避免了爆炸。高热剂销毁弹药减少了对弹药的处理工序,大大降低了危险系数,对于不便进行移动和预处理,必须进行就地销毁的弹药,有很好的应用价值。但目前高热剂销毁弹药也存在一定的局限性,即都需要特制模具对高热剂药粉进行固型,这就为实际操作和运用带来一定的危险性和局限性。     

高热剂在弹药销毁中的应用

为了解决弹药生产、运输、储存、应用中产生的报废弹药,以及军事演习和战争年代遗留弹药的销毁问题,常采用爆炸法、燃烧法和分解法,但是对于那些不能移动,必须原地销毁的弹药,上述方法存在着很大的安全隐患,必须采用高热剂销毁弹药的方法。高热剂销毁弹药主要包括高热剂金属熔流销毁法和金属熔融依附法,利用铝热反应产生的高温和熔融金属熔渣,对弹药金属壳体进行熔穿,并点燃内部炸药,使炸药产生的高温高压气体由熔穿孔排出,避免了爆炸。高热剂销毁弹药减少了对弹药的处理工序,大大降低了危险系数,对于不便进行移动和预处理,必须进行就地销毁的弹药,有很好的应用价值。但目前高热剂销毁弹药也存在一定的局限性,即都需要特制模具对高热剂药粉进行固型,这就为实际操作和运用带来一定的危险性和局限性。     

柔性聚能切割技术在废旧防坦克地雷销毁中的应用

针对我国废旧地雷爆破器材的销毁方法存在环境污染、资源浪费等问题,研究柔性聚能切割器在不诱爆防坦克地雷内部装药的前提下,快速实现装药与外壳分离的方法。研究成果为实现我国防坦克地雷中的资源回收工作奠定了基础,同时对提高我军通用弹药的销毁和处置技术具有参考价值。     

重铵油炸药热化学参数的计算与分析

通过对多孔粒状铵油炸药、3种常用的重铵油炸药(乳胶基质与多孔粒状铵油炸药的质量比分别为2575、5050、7525)、乳化炸药运用B-W规则,确定重铵油炸药的爆炸反应方程式。用盖斯定律计算重铵油炸药的定容爆热,用加权法计算该炸药爆炸产物的摩尔定容热容。结果表明:随着乳胶基质含量的增加,重铵油炸药的爆热、爆温值均呈下降趋势;通过Origin软件对其数据进行分析,得出了乳胶基质含量对其爆热、爆温的影响近似呈线性关系以及乳胶基质含量对爆热的影响较之于对爆温的影响明显的结论。     

提高煤矿许用无起爆药电雷管起爆能力的研究

飞片式无起爆药电雷管在矿山使用中经常出现不能引爆三级煤矿许用乳化炸药的问题。试验证明,飞片式无起爆药电雷管铅板穿孔值约为10 mm,虽然大于8~#有起爆药电雷管的铅板穿孔值(约为9 mm),但实际起爆能力低于8~#有起爆药电雷管,甚至低于6~#有起爆药电雷管。对此,笔者利用加大飞片式无起爆药雷管管壳直径和增加底部装药量的设计,解决了这一难题。     

水中爆炸的殉爆试验方法

为了研究弹药水中爆炸的安全性,依据水中爆炸的特点,建立了一种利用冲击波峰值压力和气泡周期判断水中殉爆的试验方法,可以确定炸药的殉爆距离、殉爆安全距离以及被发装药的殉爆反应程度,通过水中爆炸试验进行了验证。结果表明:主发装药为带壳1.5 mm铝壳的GUHL-1装药、被发装药为带壳1.0 mm铝壳的RS211装药时,殉爆距离L100约为60 mm,殉爆安全距离L0约为120 mm。根据水中爆炸的冲击波压力和气泡周期可以可靠地判断被发装药是否发生殉爆,并可以定量估算被发装药的反应程度。     

线型聚能切割器在工程爆破中的应用研究

以线型聚能装药切割器技术在某爆破工程中应用的实例,分析了线型聚能射流切割目标的原理及影响因素,提出了对于一般常用钢构件材料条件下工程爆破采用线型聚能切割器的参数设计方法,进而展望了此器材在工程爆破中应用的发展前景.