不同炸药水下能量输出特性的实验研究
乳化炸药水下爆炸能量输出特性的实验研究
２ 水下爆炸参数计算 原理
水中冲击波压力随时间的变化关系可用下式表示 ： Ｐ （ ｆ ） ＝ ． ｅ
北京理工大学研制的 Ｈ Ｚ Ｐ ２ 型笔杆形 自由场压 电压力传感器 。
本文的实验结果与 分析 对乳化炸药 的配方优化 设计、工程爆破 中炸药 选型等方面具有重要理论指导意义。
＝ Ｉ ＋ Ｉ ． ３ ３ ２ ８ ｘ １ ０ Ｐ ｃ ． Ｊ － ６ ． ５ ７ ７ ５ ｘ １ ０ ＿ ５ 磋， ＋ １ ． ２ ５ ９ ５ ｘ １ ０ Ｊ
式中 ：
一
２ ９ ７
ｌ 崃 工案 抛术
乳化炸药水下爆炸能量输出特性 的实验研究
汪 泉， 徐定博 ， 张显丕 （ 安徽理工大学化学工程学院 。 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １）
摘 要 ：工 业炸 药爆轰 的非理 想性反 映 出其爆 炸 能量输 出的差异 ，水下爆 炸测 试是评 测炸 药爆炸 能量输 出状况 的重要 手段之 一。本文在 圆 筒形 小水池 （ ５ ． ５ ｍ ， Ｈ ３ ． ６ ２ ｍ ）中测试 了给 定配 方的岩石 型乳化 炸药 （Ｉ）水下爆 炸参数 ，并与给 定的粉状 Ｔ Ｎ Ｔ炸药 （ １ Ｉ ） 、二 级煤矿 水胶炸 药 （ Ｉ Ｉ Ｉ 一 ８ ） 、三级煤 矿水胶 炸 药 （ Ｉ Ⅱ一 ｂ ）水下爆 炸参数 进行对 比 。实验 测试 结果表 明： （ １ ） 乳化 炸药及 对 比炸药水 下爆 炸峰值 压 力 Ｐ ． 满足 Ｐ （ Ⅲ） ＜ Ｐ （Ｉ） ＜Ｐ （ Ⅱ ）关系式 ，而时 间衰减常数 ０满足 ｅ（ Ｉ Ｉ ） ＜ ０（Ｉ） ＜ ０（ Ｉ Ｉ Ｉ ）关系式； （ ２ ） 乳化炸 药水下爆炸冲击 波能与气泡能之 比 Ｅ ／ Ｂ ＝ Ｏ ． ５ ４ ，其数值 小于实验 中的其它两种工业炸 药； （ ３ ） 乳化 炸药水下爆 炸总能量与爆热之比 Ｅ ／ Ｑ 约为 ９ ４ ． １ ％ ，Ｅ ／ ０ 值反映 出其 能量输
不同敏化方式的乳化炸药水下爆炸能量测试
需 求也 都 有 所不 同 。 该 文 以抽 提 技 术为 例 ， 围绕 芳 烃 产 品生 产 过 程 中压 力对 产 品 质 量 带来 的影响开展讨论 。 抽 提 技 术 可分 为 萃 取 工艺 和 蒸 馏 工艺 ， 其 中 涉 及 的 装 置主 要 由溶 剂 回收 塔、 蒸馏塔、 苯塔等。 在 生 产 过 程 中塔 内压 力 波 动 会 引 起 温 度 的 变 化 ， 从 而影响原材 料的溶解度 或者挥发性 ， 最 终 对 制 备 获 得 的 芳 烃 产 品 的 纯 度 和 质 量 产生 影响 。 为 降 低 压 力波 动 给 芳 烃 产 品 质量 带 来的影响 ， 该 文 认 为可 以 通 过 建 立 温 度 压 力 补 偿 控 制 系统 对 塔 内压 力和 温 度 进 行 控 制 同 时 可 通 过 动 态模 拟 技 术 对 温 度 压 力 补 偿 控 制 系统 的 建 立 进 行 模 拟 ， 更 直 观 的 例如 生产 过程中若没有控 制好塔压 ， 不 但 观 察 压 力对 芳 烃 产 品质 量 产 生 的 影 响 ， 并 会 造 成 生 产 出来 的 芳 烃 产 品不 符 合市 场 需 在 此 基 础 上制 定 应 对 策略 。 求， 而 且 可 能会 对 溶 剂 回收 塔 、 苯 塔 等 装 备 本 身 带 来 损害 ， 埋下安全事故隐患。 所 以在 参考 文献 解决 压力对芳 烃产品时 ， 可 以 通 过 动 态 模 ［ １ 】李 燕 秋 ， 白尔铮 ， 段 启 伟 ， 等 ． 芳 烃 拟 技 术了解 问题 产 生 的 根 源 ， 并 在 一定 程 度 生 产 技 术 的 新 进 展 ［ 川 ． 石 油 化 上 提 出解 决 方案 。 在 设 计 动 态 模 拟 技 术 操 工， ２ ０ ０ ５ ， ３ ４ （ ４ ） ： ３ ０ ９ — ３ １ ５ ． 作 方案 时 ， 压 力和 温 度 以外 的 其 他 因素应 当 ［ ２ 】张 永 铭 ， 杨焘 ， 刘博 ， 等． 动 态 模 拟 在 芳 保持 稳 定 ， 采 用 不同 强度 的 压力 设 计 多项 运 烃 抽 提 装 置 设 计 中的 应 用 【 Ｊ 】 ． 化 学 工 行 方案 ， 观 察 其 中温 度 变 化 ， 以 及 生 产 出来 程， ２ ０ １ １ ， ３ ９ （ １ １ ） ： ８ ８ －９ １ ， ９ ８ ． 的芳烃 产品的质量， 然 后 对 动 态 模 拟 过 程 【 ３ 】张 志 良 ， 肖庆 伟 ． Ｓ Ｅ Ｄ芳 烃 抽 提 工 中收 集 的 数 据 进 行 分 析 比 较 ， 从 而 明 确 不 艺 的工业 应 用 【 Ｊ ］ ． 石 油 炼 制 与 化 同方案的优 劣， 寻 找 最 便 捷 有 效 的应 对 策 工， ２ ０ ０ ８ ， ３ ９ （ ４ ） ： ４ １ － ４ ５ ． 略。 ［ ４ 】唐 娟 ， 任丽 丽 ． 先 进 控制 技 术 在 芳 烃 抽 提
RDX基铝纤维炸药水下爆炸的能量分析
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｅｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｏ ｆ Ａｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ Ｆｉ ｂ ｅ ｒ Ｅｘ ｐ ｌ ｏ ｓ ｉ ｖ ｅ ｏ ｎ Ｕｎｄ ｅ ｒ ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｄｅ ｔ ｏ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
关键 词 ： 爆 炸力 学 ； 铝纤维炸药 ； 含铝炸药 ； 比冲击波能 ； 比气 泡 能 ； 爆 炸 能 量
中图分类号 ： Ｔ Ｊ ５ ５ ； Ｏ ３ ８ １ 文献标志码 ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ７ — ７ ８ １ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ 一 Ｏ ０ １ ７ 一 Ｏ ４
８ ２ ， 低 于 含 铝 粉 炸 药 比 爆 炸 能 与 爆 热 的 比值 （ ８ ９ ％～９ ４ ） 。铝 纤 维 炸 药 能 量 未 达 到 其 参 考 能 量 的主 要 原 因 是 铝
纤 维 直 径 较 大 导 致 反 应 不 充 分 以及 熔 喷 法 制 成 的 铝 纤 维 中 Ａｌ 。 ０。 含量较 高。
ＬＩ Ｎ Ｍｏ ｕ — ｊ ｉ ｎ， Ｍ Ａ Ｈｏ ｎ ｇ — ｈ ａ ｏ， ＳＨＥＮ Ｚｈ ａ ｏ — ｗｕ ， ＸＵＥ Ｂ ｉ ｎ ｇ
（ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｏ ｄ ｅ ｒ ｎ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ，Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ，Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ２ ７，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析
铝化炸药水下爆炸冲击波特性分析摘要：本文采用一维流体动力学、与时间相关的JWL 爆轰产物状态方程以及压力指数为1/6的反应速率方程，计算分析了铝化炸药水下爆炸冲击波特征参数对反应速率的依赖关系。
结果表明，反应速率常数存在阈值，只有反应速率足够大，才能充分利用爆炸能量。
根据铝粉粒度与反应速率常数的相关性，通过控制铝粉粒度可以设计不同的能量输出特性。
关键词：铝化炸药；冲击波；水下爆炸1 引言火药和炸药的能量输出具有明显的差异。
通常火药的化学反应以燃烧方式进行，可在较长的时间内生成高温气态产物，因而具有较高的冲量输出。
而传统炸药的能量释放是以爆轰波的形式快速进行的，表现为输出压强高、时间短。
虽然两者单位质量释放的能量大小具有相同的量级，但它们的能量释放速率的差异导致了威力的不同。
在实际应用中，往往需要根据目标的爆炸毁伤特性来设计相应炸药的能量输出，因此仅采用理想炸药对爆炸能量的释放进行控制是非常有限的。
特别是对于炸药在土岩介质或水中的爆炸作用，其静态能量输出显得尤为重要。
以铝化炸药为代表的非理想炸药兼顾了火药和炸药的能量释放特性，为爆炸能量释放速率的设计提供了一种非常有效的手段。
典型的铝化炸药通常由理想高能炸药、氧化剂、铝粉和粘结剂等组分构成，其化学反应过程首先是高能炸药组分的快速爆轰，然后是其它组分非理想地低速分解或氧化反应。
因此，通过控制两步化学反应的能量分配比例和低速反应的能量释放速率，可以调整水下爆炸的冲击波能和气泡能的大小，达到对特定目标的最大毁伤效果。
有限元程序能够对铝化炸药的水下爆炸过程进行深入的分析[1]，但需要不断地重分网格，于是耗时较多。
而采用一维流体动力学描述炸药的水下爆炸效应则是一种简单、有效的方法[2]。
本文利用一维流体动力学数值计算，对低速能量释放速率与水下爆炸冲击波的相关性进行了分析。
2 一维流体动力学计算方程由于炸药的水下爆炸是包含爆轰产物和水介质两种物质的流动问题，因而适合采用Lagrangian 方法。
高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析
其 中 ， Ｂ， ， Ｒ Ａ， Ｃ Ｒ ， 和 为 与特定 炸 药爆 轰 产 物 相 关 的待 定 系数 ，０ 装药 密度 。 ｐ是
维普资讯
＝０
（） １
较稳定地 捕捉高分辨率激波 ， 但在两种 物质界 面处会 引
Ｌ Ｅ Ｌ （ Ｅ＋ ） Ｌ （ Ｅ＋ ） ｐＪ ｐ Ｐｊ ｕ ｐ Ｐｊ ｖ
起虚假 的数 值 振荡 ， 带来 较 大误 差 使 计算 无 法 进行 下 去 。水下 爆炸问题 涉及 到了两 种介 质 的高压 比和高密 度比， 由于界面上计算精度的降低导致 整个计算 精度不
中图分类号 ： ３ ９ Ｔ ５ ０ ８ ； Ｊ５ 文献标识码 ： Ａ
１ 引 言 目前 Ｔ Ｄ、 Ｓ Ｌ ＷＥ Ｏ等 数值 格式 Ｖ ＭＵ Ｃ 、 Ｎ 能 够 比
ｐ
ｐ
ｐ
ｐｖ
ｐｕ ‘＋Ｐ
ｐ ＋ ｌ ｕ ｖＩ ｖ ｐ
Ｉ＋ ｖ ＋ ｌ ｐ ｐ
ｐ
都 不 高 。本 工 作 采 用 位标 函数 捕 捉 物 质 界 面 ， 用修 正 的 虚 拟 流 体 方 法 对 界 面 进 行 了 处 理 ， 中 含 能 材 料 爆 轰 产 物 其 Ｊ ＷＬ状 态方 程 系数 通 过 Ｋｈｒ— ｉｉ ・ａａａ Ｋ Ｔ 计 算 的 等 熵 膨 胀 数 据 拟 合 得 到 ， 实 现 了 程 序 。 对 Ｔ Ｔ 和 ｉａ Ｈ ｋｔ Ｔ ｎｋ （ Ｈ ） ａ ａ 并 Ｎ ＰＴ Ｅ Ｎ两 种 高 能炸 药 在 水 中爆 炸 的 能 量输 出特 性 进 行 了计 算 ， 果 表 明 ， 工 作 的 计 算 结 果 与实 验 相 似 律 计 算 结 果 结 本 比较 吻合 ， 差 在 １％ 以 内 。 误 ０ 关键词 ： 炸 力学 ； 下 爆 炸 ；相 似律 ； 拟 流体 方 法 爆 水 虚
DNTF基含硼和含铝炸药的水下能量
（ 安 近 代 化 学 研 究 所 ， 西 西 安 ７０ ６ ） 西 陕 １ ０ ５
摘 要 ： 理论 计 算 了 ＤＮ ＴＦ基 含 硼 和 含 铝 炸 药 的 爆 炸 性 能 参 数 ， 过水 下能 量及 爆 热 测 试 研 究 了它 们 的能 量 特 性 。 通
ｐ ａ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｏ ｏ Ｓ ｅ ｋ ｉ ｈ ｏ ｔ ｎ ｆｂ ｒ ｎ Ｖ ．ＴＮＴ ｑ ｉ ａ ｅ ｔｃ ｒ ｅ Ｗ ｉ ｃ ｅ ｓ ｎ ｈ ａ ｓ ｆ ａ ｔ ｎ ｏ ｌ ｍ ｉ ｕ ｆ ｏ １ ｅ ｕｖ ｌｎ ｕｖ ． ｔ ｉ ｒ ａ ｉ ｇ ｔ ｅｍ ｓ ｒ ｃ ｉ ｆａ ｕ ｎ ｍ ｒ ｍ ０ ｈ ｎ ｏ ｔ ５ ， ｔ ｅ ｎ ｅ ｗａ ｅ ｎ ｒ ｙ ｏ ｏ Ｏ ｈ ｕ ｄ ｒ ｔ ｒ ｅ ｅ ｇ ｆ ＤＮＴＦ ｂ ｓ ｄ ｌ ｍｉ ｕ ｃ ｎ ａｎ ｄ ｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ａｓ ｓ Ｔｈ ｍａ ｉ ｍ ｎ ｒ ｙ ａ ｅ ａ ｕ ｎ ｍ— ｏ ｔ ｉ ｅ ｘ ｌ ｓ ｖ ｒ ｉｅ ． ｅ ｘ ｍｕ ｅ ｅ ｇ
Ｕ ｎ ｒ ａ ｅ ｅ ｇ ｆＤ ＮＴＦ Ｂａ ｅ ｒ ｎ ｃ ｎｔ ｉ ｄ ａ ｄ ｄｅ ｗ ｔ ｒ Ｅｎ ｒ ｙ ｏ ｓ ｄ Ｂｏ ｏ — ｏ ａ ｎｅ ｎ
Ａｌｍ ｉ ｕ — ｏ ｔ ｉ ｅ ｐ ｏ ｉｅ ｕ ｎ ｍ ｃ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅｘ ｌ ｓ ｖ
ＷＡＮＧ Ｈａ ，Ｗ ）Ｎ ｎ ｈ ｉ Ｉ ａｙ ｎ ，ＨＵＡ ｎ ｂｎ ｏ ｋ Ｇ Ｑｉ— ｕ ，ＪＮ Ｄ — ｏ ｇ ＮＧ Ｗｅ — ｉ
维普资讯
火 炸 药 学 报
３ ８
பைடு நூலகம்
第 ３ 第 ６期 ０卷
２０ 年 ｌ ７ ０ ２月
高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析
含 能 材料
ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＮＥＲＧＥＴＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
文章编号：１００６－９９４１（２００８）０２－０１７１－０４
Ｖ０１．１６，Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ，２００８
高能炸药水中爆炸能量输出特性数值分析
张志江，徐更光
（北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京１０００８１）
Ａ＝２２８２．８７ ＧＰａ，Ｂ＝６７．０８０８ ＧＰａ，Ｃ＝３．２６３２３ ＧＰａ，
Ｒｌ＝７，Ｒ２＝２．１４，∞＝０．５４，口ｏ＝１１．２５ ｋＪ·ｃｍ－１。
４ ＴＮＴ和ＰＥＴＮ能量输出特性计算
根据上面的方法编写了二维的计算程序，后处理 用Ｏｒｉｇｉｎ和Ｔｅｅｐｌｏｔ软件。分别计算了ＴＮＴ和ＰＥＴＮ 两种高能炸药在水深５ ｍ处爆炸的情况，如图１所示。
网格数是５００×５００。数值计算后得到的数据根据（７）
式和（８）式分别求相关的冲击波参量。
，＝ｆ≯ｐｄｔ
（７）
Ｅ ２去（Ｉ－２．４２２ ｘ１０－＊ｐｍ－１．０３１×１０—ｚ）口，ｄｔ（８）
其中，Ｐ是冲击波压力；Ｊ是冲量；Ｅ是能流密度；Ｐ． 是峰值压力，Ｐ。在（８）式中的单位是ＭＰａ‘ｕ１；０是冲
击波峰值ｐ．衰减到垒时所用时间，这里的ｅ是自然对
ｐｕ
ｐｌ，
ｐ“
ｐ“２＋ｐ
＋
ｐ删
＋
＝０
（１）
ｐｖ Ｉ ｌ ｐｕｖ
ｌ
Ｉ ｐｖ ２＋ｐ
ＬｐＥＪ。Ｌ ｕ（ｐＥ＋ｐ）Ｊ。Ｌｖ（ｐｇ＋ｐ）Ｊ，
或者可以简写成：以＋Ｆ（Ｕ），＋Ｇ（Ｕ），＝０
其中，Ｕ＝（ｐ，ｐｕ，ｐｖ，ｐＥ）ｆｏ ２．２计算方法
对只和Ｃ，在空间上采用文献［８］中张涵信提出
密闭空间内不同炸药爆源的能量输出结构及与目标作用研究
ＳＦ Ｅ ＡＥ在 爆 炸容 器 中 的能量输 出结构 研究 、 值计 算带 平板 封头爆 炸 容器 的 内部 流场并 分析 壁面 载荷 数
的 分布规 律 、 究 不 同爆炸 载 荷作 用下 容器 的典 型位 置 （ 研 目标 ） 动力 学 响应 具 有 重 要 的理 论 意 义 和应 的
用价 值 。
维普资讯
第２卷 第 ５ ７ 期 ２０ ０ ７年 ９月
文 章 编 号 ： ０ １１ ５ （ Ｏ ７ Ｏ 一 ４ ５Ｏ １ ０ — ４ ５ ２ Ｏ ） ５Ｏ ４ 一 ６
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ ． ７， Ｎｏ ５ １２ ．
Ｓ ｐ． ２ ０ ｅｔ ， ０ ７
ＥＸＰＬＯＳ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ ＡＶＥ Ｗ Ｓ
密 闭 空 间 内不 同炸 药爆 源 的能 量 输 出结构 及 与 目标 作 用 研 究 。
饶 国宁， 陈网桦 ， 山， 梁德 彭金华
（ 京 理 工 大 学 化 工学 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ９ ） 南 江 １０ ４ 摘 要 ：对 钝 化 黑 索 今 （ Ｄ 、 铝 炸 药 （ Ｘ Ａ１、 次 引 爆 型 燃 料 空 气 炸 药 （ Ｅ ＡＥ 在 爆 炸 容 器 和 爆 Ｒ Ｘ） 含 ＲＤ ／ ） 一 ＳＦ ） 炸 水 池 中爆 炸 波 的 能 量 输 出 结 构 进 行 了 实 验 研 究 。用 ＴＶＤ格 式 数 值 模 拟 了 带 平 板 封 头 爆 炸 容 器 的 内 部 爆 炸 载 荷 的 分 布 规 律 。并 对 在 不 同 爆 炸 载 荷 作 用 下 ， 器 典 型 位 置 的应 变 进 行 了测 量 。 结 果 表 明 ：１ 密 闭 空 间 容 （） 内 ， Ｄ Ａ （０ １ ） Ｓ Ｆ Ｒ Ｘ／ Ｉ９ ／ ０ 和 Ｅ ＡＥ体 系 具 有 后 燃 效 应 ；２ 在 本 实 验 条件 下 ， 板 封 头 与 罐 体 结 合 处 的 载 荷 最 大 ； （） 平 （） Ｅ Ａ ３ Ｓ Ｆ Ｅ产 生 的 爆 炸 载 荷 对 容 器 的作 用 最 小 ， 化 Ｒ 钝 ＤＸ 和 Ｒ Ｘ ＡＩ９／ Ｏ 两 者 相 当 。３种 炸 药 产 生 应 变 Ｄ ／ （Ｏ ｌ ） 的 频 谱 相 似 ， 度 略 有 差 别 ；４ 在 本 实 验 的 条 件 下 ， 炸 载 荷 的结 构 不 是 应 变 增 长 的 主 要 原 因 。 强 （） 爆
2种非TNT基熔铸炸药水下爆炸特性
关 键 词 ： ＲＤＸ； ＨＭＸ； 水 下 试 验 ； 爆 炸 特 性 中图 分类 号 ：ＴＪ４１４ 文献 标志 码 ：Ａ
不同边界条件下炸药水中爆炸的能量输出结构
ｌ 炸 药 水 中 自由场 爆 炸 能量 输 出
在理 想状 况下 ， 炸药 水 中爆 炸后 ， 在水 介质 中形 成 冲击 波 ， 同 时 因爆 炸产 物 膨胀 收 缩 引起 气 泡脉 动
压力 Ｅ ４ － ６ ３ 。水 中冲击波 的初 始参 数 主要取 决于 炸药 和水 的特 性 ， 描 述 冲击波 最主要 的表征量 是 冲击波 压 力峰 值 。质量 为 ｗ 的炸药 在水 中爆 炸 时 ， 距爆 心距 离 为 Ｒ 的测点 处压 力峰 值 Ｐ 可表示 为
是 以冲击 波超 压 、 衰 减 常数 、 气泡 脉动 压力 、 脉动 周期 、 冲击 波能 等 参数 来 表 征炸 药 在 水 中爆 炸 的性 能 ，
同时 这些 参数 也是 水 中 目标 冲击 响应 分析 的重要 基础 ＿ 】 ］ 。 由于 水与 空气 介质特 性差 异 ， 炸 药在 水 中爆 炸 与在空 中爆 炸相 比要 复杂 得多 。常 规球形 炸 药在 空 中爆炸 时 ， 炸 药快 速形 成 的爆 轰气 体产 物 ， 在 周 围
Hale Waihona Puke 爆 炸 与 冲
击
第３ ３卷
药 球半 径 。对 于爆 炸气泡 脉动 压力 ， 当炸药 深度 为 ｈ时 ， 球形 Ｔ ＮＴ炸 药 的首 次气 泡脉动 压力峰 值 ｐ 、 最 大半 径 Ｒ 和脉动 周期 Ｔ可 分别表示 为
Ｐ ： ＝ ＝ ｋ（ Ｗｉ １ ／ Ｒ） ａ （ ２ ）
在 工 程应用 上 ， 当６ ￣Ｒ／ Ｒ。 ＜１ ２时 ， ｋ 一４ ４ ９ ， ａ 一１ ． ５ ； １ ２ ≤Ｒ／ Ｒ 。 ≤２ ４ ０时 ， ｋ 一５ ３ ３ ， ａ 一１ ． １ ３ ， Ｒ。为炸
＊
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ２ — ０ ３ — １ ５ ；修 回 日期 ：２ ｏ １ ２ 一 ｌ １ — １ ３ 作者简介 ： 金 辉（ １ ９ ７ １ 一 ） ，男 ， 博士 ， 高级工程师 。
深水静压下化学敏化乳化炸药爆炸能量的输出特性
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１￣８３５２.２０２２.０３.００５深水静压下化学敏化乳化炸药爆炸能量的输出特性❋刘㊀磊㊀王㊀远㊀张成良㊀张海涛昆明理工大学国土资源工程学院(云南昆明ꎬ６５００９３)[摘㊀要]㊀为研究化学敏化乳化炸药能量输出受深水静压的影响ꎬ利用可调节深水压力大小的水下爆炸测试系统模拟深水静压环境ꎬ获得了亚硝酸钠质量分数分别为０.１％(Ｙ￣０.１％)㊁０.２％(Ｙ￣０.２％)㊁０.３％(Ｙ￣０.３％)㊁０.４％(Ｙ￣０.４％)的４种炸药在静水压力０㊁０.１㊁０.３㊁０.５ＭＰａ下的能量变化情况ꎮ研究结果表明:在一定的静水压力变化范围内ꎬ压力相同的情况下ꎬ４种炸药能量输出性能从优到劣的顺序分别为Ｙ￣０.４％㊁Ｙ￣０.３％㊁Ｙ￣０.２％㊁Ｙ￣０.１％ꎮ当静水压力达到０.５ＭＰａ后ꎬ４种炸药均发生不同程度的拒爆ꎮ这是因为ꎬ随着静水压力的不断增大ꎬ炸药中的化学敏化气泡逐渐变小或消失ꎬ大部分变为无效热点ꎬ不能形成灼热核ꎬ炸药发生拒爆ꎮ炸药拒爆时所测得的爆炸能量仅为雷管爆炸的能量ꎮ[关键词]㊀乳化炸药ꎻ水下爆炸测试系统ꎻ深水静压ꎻ亚硝酸钠ꎻ能量分析[分类号]㊀ＴＤ２３５.２＋１ＯｕｔｐｕｔＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＥｘｐｌｏｓｉｏｎＥｎｅｒｇｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌｌｙＳｅｎｓｉｔｉｚｅｄＥｍｕｌｓｉｏｎＥｘｐｌｏｓｉｖｅｕｎｄｅｒＳｔａｔｉｃＰｒｅｓｓｕｒｅｉｎＤｅｅｐＷａｔｅｒＬＩＵＬｅｉꎬＷＡＮＧＹｕａｎꎬＺＨＡＮＧＣｈｅｎｇｌｉａｎｇꎬＺＨＡＮＧＨａｉｔａｏＦａｃｕｌｔｙｏｆＬａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＹｕｎｎａｎＫｕｎｍｉｎｇꎬ６５００９３) [ＡＢＳＴＲＡＣＴ]㊀Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｅｅｐ￣ｗａｔｅｒｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｔｈｅｏｕｔｐｕｔｅｎｅｒｇｙｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅꎬｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｄｊｕｓｔａｂｌｅｄｅｅｐ￣ｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｄｅｅｐ￣ｗａｔｅｒｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ｅｎｅｒｇｙｃｈａｎｇｅｓｏｆｆｏｕｒｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｗｉｔｈｓｏｄｉｕｍｎｉｔｒｉｔｅｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｓｏｆ０.１％(Ｙ￣０.１％)ꎬ０.２％(Ｙ￣０.２％)ꎬ０.３％(Ｙ￣０.３％)ａｎｄ０.４％(Ｙ￣０.４％)ａｔｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ０ꎬ０.１ꎬ０.３ａｎｄ０.５ＭＰａｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔꎬｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｏｆｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｔｈｅｏｒｄｅｒｏｆｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｆｏｕｒｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｆｒｏｍｇｏｏｄｔｏｂａｄｉｓＹ￣０.４％ꎬＹ￣０.３％ꎬＹ￣０.２％ａｎｄＹ￣０.１％ꎬｒｅｓｐｅｃ￣ｔｉｖｅｌｙ.Ｗｈｅｎｔｈｅｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅａｃｈｅｓ０.５ＭＰａꎬｔｈｅｆｏｕｒｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓａｌｌｒｅｊｅｃｔｄｅｔｏｎａｔｉｏｎｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓ.Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅꎬｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｌｙｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｂｕｂｂｌｅｓｉｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｓｍａｌｌｅｒｏｒｄｉｓａｐｐｅａｒ.Ｍｏｓｔｏｆｔｈｅｍｂｅｃｏｍｅｉｎｖａｌｉｄｈｏｔｓｐｏｔｓꎬｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｎｏｔｆｏｒｍｈｏｔｎｕｃｌｅｉꎬａｎｄｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｒｅｆｕｓｅｓｔｏｅｘｐｌｏｄｅ.Ｗｈｅｎｔｈｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｒｅｆｕｓｅｓｔｏｅｘｐｌｏｄｅꎬｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｅｘｐｌｏｓｉｏｎｅｎｅｒｇｙｉｓｏｎｌｙｆｒｏｍｔｈｅｄｅｔｏｎａｔｏｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎ.[ＫＥＹＷＯＲＤＳ]㊀ｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅꎻｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍꎻｄｅｅｐ￣ｗａｔｅｒｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅꎻｓｏｄｉｕｍｎｉｔｒｉｔｅꎻｅｎｅｒ￣ｇｙａｎａｌｙｓｉｓ引言乳化炸药是一种以氧化剂水溶液作为分散相㊁油相作为连续相的工业炸药ꎮ分散相悬浮于连续相ꎬ形成一种油包水型乳化体系ꎬ再经过敏化工艺而形成乳化炸药[１]ꎮ在乳化炸药敏化的过程中ꎬ敏化剂的作用是形成微小㊁规则的敏化气泡并均匀分布在乳化基质中ꎬ可以适当地调节炸药的密度ꎻ当起爆原件产生冲击波作用后ꎬ通过压缩形成微小热点ꎬ从而使炸药产生爆轰反应ꎮ常用的敏化剂有物理敏化剂(玻璃微球和膨胀珍珠岩)和化学敏化剂(亚硝酸钠)ꎮ相比物理敏化ꎬ化学敏化有价格低廉㊁来源广泛㊁用量少等优势ꎮ所以当下ꎬ亚硝酸钠作为敏化剂第５１卷㊀第３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.５１㊀Ｎｏ.３㊀２０２２年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＥｘｐｌｏｓｉｖｅＭａｔｅｒｉａｌｓ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｊｕｎ.２０２２❋收稿日期:２０２１￣０７￣１４基金项目:国家自然科学基金(１１８６２０１０)第一作者:刘磊(１９８１－)ꎬ男ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事矿山开采㊁工程爆破㊁工业炸药方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:５４６０２７６０３＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:张海涛(１９９５－)ꎬ男ꎬ硕士ꎬ主要从事工业炸药㊁水下爆炸方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１６０４４９０７９１＠ｑｑ.ｃｏｍ在国内得到广泛应用ꎮ早期ꎬ学者们通过试验研究炸药的爆速㊁猛度等参数ꎬ定性分析炸药的能量输出性能[２￣４]ꎮ近年来ꎬ又利用水下爆炸测试系统对工业炸药的爆炸能量输出性能开展了大量研究ꎮ周霖等[５]通过典型炸药爆炸的性能参数ꎬ分析计算了几种混合炸药的冲击波能㊁气泡能等ꎬ并修正了能量计算公式ꎻ田俊宏等[６]研究了铝氧比对含铝炸药能量输出特性的影响ꎻ赵倩[７]对黑索今含铝炸药水中爆炸能量输出做了系统研究ꎻ卢勇等[８]通过温压炸药配方设计ꎬ研究了温压炸药的能量输出特性ꎻ牟金磊等[９]通过计算与试验研究分析小药量试验条件下有效比冲能随距离变化的关系ꎻ龚悦等[１０]研究了玻璃微球含量对乳化炸药水下爆炸能量的影响ꎻ汪泉等[１１]对几种不同工业炸药的水下爆炸能量输出特性进行了对比研究ꎮ虽然研究炸药水下爆炸能量的报道很多ꎬ但研究深水静压对炸药的能量输出影响的较少ꎮ本文中ꎬ使用自行设计的可改变静水压力大小的水下爆炸测试系统ꎬ选用化学敏化的乳化炸药进行水下爆炸试验ꎬ测量在静水压力下乳化炸药的水下爆炸能量变化情况ꎮ通过冲击波峰值压力ｐｍ㊁比冲击波能Ｅｓ㊁气泡能Ｅｂ和总能量Ｅｔ的变化关系ꎬ定量研究化学敏化乳化炸药在不同静水压力下的能量变化规律ꎮ１㊀试验方案按照表１的配方ꎬ乳化基质水相在１１０ħ下加热溶解ꎬ复合油相在１００ħ下加热熔化ꎬ将两组分乳化４ｍｉｎꎬ然后将乳化基质温度控制在５０~６０ħꎮ配制亚硝酸钠水溶液(亚硝酸钠与水质量比为１︰２)ꎬ加入乳化基质中ꎬ随后加入２~３滴促进剂磷酸溶液(磷酸与水的质量比为１︰３)ꎬ搅拌２~３ｍｉｎ即可ꎮ将制备好的乳化炸药自然冷却至常温ꎮ表１㊀乳化基质基本配方Ｔａｂ.１㊀Ｂａｓｉｃｆｏｒｍｕｌａｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅ％组分硝酸铵硝酸钠水油相质量分数７４１０１０６㊀㊀乳化炸药试样中ꎬ亚硝酸钠质量分数分别为０.１％㊁０.２％㊁０.３％㊁０.４％ꎬ试样分别对应标记为Ｙ￣０.１％㊁Ｙ￣０.２％㊁Ｙ￣０.３％㊁Ｙ￣０.４％ꎮ乳化炸药入水初始深度为０.３６ｍꎬ所受压力可忽略不计(０ＭＰａ)ꎮ设置０㊁０.１㊁０.３㊁０.５ＭＰａ４个静水压力分别对应０.３６㊁１０.３６㊁３０.３６㊁５０.３６ｍ的水深ꎮ每组测量３次ꎬ试验结果取平均值ꎮ水下爆炸信号的采集流程为:传感器接收并输出冲击波信号㊁电缆传输信号㊁波形采集仪采集并储存㊁笔记本电脑数据处理ꎮ传感器与波形采集仪之间通过电缆连接ꎮ电缆有两个功能ꎬ即信号传输线和电流㊁电压传输线ꎮ在安装传感器时ꎬ通过带孔螺栓将传感器头部伸入爆炸球罐内ꎬＩＣＰ接口在外部ꎬ带孔螺栓用防水密封胶密封ꎮ爆炸球罐高２２０ｃｍꎬ最大直径１４０ｃｍꎬ筒壁厚２.２ｃｍꎬ容积２ｍ３ꎬ工作压力３.０ＭＰａꎮ药包位于球罐中心ꎬ入水深０.３６ｍꎬ与传感器距离０.５８ｍꎮ测试系统如图１所示ꎮ㊀㊀㊀㊀１－密封盘ꎻ２－固定杆ꎻ３－悬挂绳ꎻ４－炸药ꎻ５－传感器ꎻ６－信号线ꎻ７－水ꎮ图１测试系统示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍ㊀㊀在炸药爆炸时ꎬ必须满足一定的药包直径ꎮ当药包直径较小时ꎬ炸药会发生不完全爆轰ꎻ随着药包直径的增大ꎬ爆轰趋向稳定ꎬ最后达到理想爆轰ꎮ在实验室使用３㊁５㊁７ｇ炸药进行输出能量测试ꎬ并综合考虑爆炸振动和对测试系统的保护ꎬ主体试验药量选５ｇꎮ将炸药与传感器置于同一水平面上ꎬ经过标定ꎬ稳定性和灵敏度等均符合要求ꎮ需要注意的是ꎬ在测量中必须设置预起爆时间ꎬ以便获得完整波形ꎮ通过加压ꎬ获得静水压力为０.３ＭＰａ时炸药Ｙ￣０.３％的爆炸压力实测波形ꎬ如图２所示ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀水下爆炸测试结果比冲击波能[１２]Ｅｓ＝４πＲ２ρｗＣｗＷʏ６.７θ０ｐ２ｄｔꎮ(１)式中:ｐ为冲击波压力ꎬＭＰａꎻθ为衰减时间常数ꎬｓꎻρｗ为水的密度ꎬ取１０００ｋｇ/ｍ３ꎻＣｗ为水中声速ꎬ取１４６０ｍ/ｓꎻＷ为药量ꎬｋｇꎮ９２２０２２年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀深水静压下化学敏化乳化炸药爆炸能量的输出特性㊀刘㊀磊ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀静水压力０.３ＭＰａ时Ｙ￣０.３％的爆炸压力实测波形图Ｆｉｇ.２㊀ＭｅａｓｕｒｅｄｗａｖｅｆｏｒｍｏｆｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆＹ￣０.３％ａｔｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ０.３ＭＰａ㊀㊀气泡能[１３]Ｅｂ＝(１＋４ＣＴｂ－１)３８Ｃ３Ｋ３１Ｗꎮ(２)式中:Ｃ为给定水池和装药位置等测试条件下的固有常数ꎬＣ＝ｂ/ａ２ꎬ根据球罐参数ꎬ计算得Ｃ＝－４.３９３８ｍ/ｓꎻＫ１为常数ꎻＴｂ为气泡脉动周期ꎬｓꎮ炸药的总能量[１３]Ｅｔ＝Ｋｆ(μＥｓ＋Ｅｂ)ꎮ(３)式中:Ｋｆ为药形系数ꎬ对于球形药包ꎬＫｆ为１ꎻμ为冲击波损失系数ꎮ结合式(１)~式(３)ꎬ计算得到采用不同敏化剂敏化的乳化炸药的水下爆炸参数ꎬ并与雷管水下爆炸的参数进行比较ꎬ结果见表２ꎮ表２中ꎬｐｍ为冲击波峰值压力ꎬＭＰａꎮ２.２㊀无静水压力下乳化炸药水下爆炸能量的变化无静水压力时ꎬ４种质量分数的亚硝酸钠敏化的乳化炸药水下爆炸能量参数分布ꎬ如图３所示ꎮ㊀㊀表２中ꎬ雷管试验作为一个测量基准ꎬ是为了对比炸药的爆轰能量下降程度ꎮ从４组参数可以看出:无静水压力时ꎬ炸药Ｙ￣０.１％的爆炸能量较小ꎻ当亚硝酸钠质量分数增加到０.２％时ꎬ炸药爆炸能量均显著提高ꎻ当质量分数增加到０.３％时ꎬ炸药爆炸能量呈现下降趋势ꎻ当质量分数增加到０.４％时ꎬｐｍ㊁Ｅｓ㊁Ｅｂ和Ｅｔ呈现下降趋势ꎬ与Ｙ￣０.３％相比ꎬ分别下降了７.１１％㊁１３.７３％㊁９.４９％㊁１１.８０％ꎮ综上可得:Ｙ￣０.２％炸药的能量最佳ꎻ随着亚硝酸钠质量分数的增加ꎬ炸药的能量将会有所下降ꎻ亚硝酸钠质量分数越大ꎬ能量下降速率越大ꎮ２.３㊀不同静水压力下乳化炸药水下爆炸性能的变化㊀㊀图４对比了亚硝酸钠敏化的乳化炸药在不同水压下爆炸后的能量分布ꎮ无静水压力时ꎬ只有Ｙ￣０.１％发生半爆ꎻ外加压力增大后ꎬ直接拒爆ꎮ与Ｙ￣表２㊀水下爆炸参数Ｔａｂ.２㊀Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ种类参数静水压力/ＭＰａ００.１０.３０.５雷管ｐｍ/ＭＰａ７.３５７７.１６９７.２２９７.０５０Ｅｓ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.３５２０.３３４０.３３９０.３２３Ｅｂ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.１０３０.０８６０.０７９０.０６５Ｅｔ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.４７６０.４４００.４４１０.４０６Ｙ￣０.１％ｐｍ/ＭＰａ８.０４６７.５７９７.４０６７.２３３Ｅｓ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.４２１０.３７３０.３５６０.３３９Ｅｂ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.１３８０.１１７０.１６００.１００Ｅｔ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.５８４０.５１３０.５４８０.４５９Ｙ￣０.２％ｐｍ/ＭＰａ１３.８２４８.３５４８.０５８７.３０９Ｅｓ/(ｍＪ ｋｇ－１)１.２４２０.４５３０.４２２０.３４７Ｅｂ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.９２６０.１４００.１６２０.１００Ｅｔ/(ｍＪ ｋｇ－１)２.２４１０.６２１０.６０９０.４６７Ｙ￣０.３％ｐｍ/ＭＰａ１２.４０１９.０３７８.８８０７.６６８Ｅｓ/(ｍＪ ｋｇ－１)１.１５８０.４７００.４４４０.３５１Ｅｂ/(ｍＪ ｋｇ－１)１.０１１０.１４８０.１７３０.１０２Ｅｔ/(ｍＪ ｋｇ－１)２.２３７０.６４６０.６２４０.４７３Ｙ￣０.４％ｐｍ/ＭＰａ１３.３５０８.５０２８.２６８７.３５２Ｅｓ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.９９９０.５３１０.５１２０.３８２Ｅｂ/(ｍＪ ｋｇ－１)０.９１５０.１４３０.１９７０.１０８Ｅｔ/(ｍＪ ｋｇ－１)１.９７３０.７０５０.７４００.５１１㊀㊀㊀(ａ)冲击波峰值㊀㊀㊀(ｂ)爆炸能量图３㊀无静水压力下乳化炸药水下爆炸参数与亚硝酸钠质量分数的关系Ｆｉｇ.３㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅａｎｄｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｓｏｄｉｕｍｎｉｔｒｉｔｅａｔ０ＭＰａ０３ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５１卷第３期㊀㊀㊀(ａ)冲击波峰值㊀㊀㊀(ｃ)气泡能㊀㊀㊀(ｂ)比冲击波能㊀㊀㊀(ｄ)总能量图４㊀不同静水压力下水下爆炸参数Ｆｉｇ.４㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｓ０.１％相比ꎬＹ￣０.２％各项能量均显著提高ꎻ通过计算分析ꎬ此时ꎬ乳化炸药达到完全爆轰ꎮ分析Ｙ￣０.３％可以看出ꎬ无静水压力时ꎬｐｍ㊁Ｅｓ㊁Ｅｔ比Ｙ￣０.２％的稍低一些ꎬ这是因为Ｙ￣０.３％中加入了过量的亚硝酸钠ꎬ使得乳化炸药中气泡空穴过多ꎬ导致乳化炸药的密度减小ꎬ从而能量释放减小ꎮ当静水压力增加到０.１ＭＰａ时ꎬ所有炸药试样的能量均发生断崖式下降ꎬ除Ｙ￣０.１％以外的３种炸药均发生不同程度半爆ꎮ当外加压力增加到０.１~０.３ＭＰａ时ꎬ３种乳化炸药的各项能量由大到小顺序为Ｙ￣０.４％㊁Ｙ￣０.３％㊁Ｙ￣０.２％ꎻ当静水压力增加到０.５ＭＰａ后ꎬ所测炸药的冲击波峰值与单发雷管的冲击波峰值相差不大ꎬ说明对于所测量的３种乳化炸药ꎬ当外界压力增大到一定程度时ꎬ均会失去爆轰感度ꎮ２.４㊀机理分析根据上述试验结果ꎬ分析ｐｍ㊁Ｅｓ㊁Ｅｂ和Ｅｔ４个能量参数在静水压力下变化的原因ꎮ无静水压力时ꎬＹ￣０.１％的４个能量参数均与单发雷管能量相当ꎬ发生拒爆ꎻ原因在于亚硝酸钠含量较低ꎬ反应生成的气泡数量很少ꎬ敏化后乳化炸药内部生成的热点不足ꎬ无法形成从点到面的爆轰ꎬ继而影响乳化炸药能量的释放ꎮ亚硝酸钠质量分数提升到０.２％时ꎬ亚硝酸钠在炸药中反应并形成大量敏化气泡ꎬ此时炸药中的热点数目足够多ꎬ且尺寸相当ꎬ雷管起爆使热点温度升高到爆发点ꎬ进而引起热点周围炸药发生爆炸ꎮ当亚硝酸钠质量分数继续增加到０.３％ ０.４％时ꎬ４个能量参数不升反降ꎻ这是因为在乳化炸药质量一定的情况下ꎬ过量添加亚硝酸钠会导致乳化炸药体积增大㊁密度减小ꎬ使炸药内部孔隙率增大ꎮ根据生成敏化气泡的化学机理可知ꎬ亚硝酸钠在生成敏化气泡时会消耗硝酸铵的量ꎬ所以过量的亚硝酸钠既会使炸药的有效成分降低ꎬ又会增加孔隙率以减少炸药水相㊁油相的面面接触ꎬ最终导致炸药样品的爆轰性能下降ꎮ乳化炸药中的化学敏化气泡受外界环境压力的影响很大ꎮ由于亚硝酸钠是在常压下加入乳化基质的ꎬ所以为达到内㊁外压力平衡ꎬ此时生成的敏化气泡内㊁外压力均为常压ꎮ随着外加压力的增大ꎬ敏化气泡会出现体积缩小㊁相邻气泡融合的现象ꎬ体积较小的气泡经过体积压缩ꎬ无法在爆炸过程中形成有效灼热核ꎬ部分大气泡和新融合的气泡尺寸相当ꎬ形成有效热点ꎬ所以炸药发生半爆ꎮ静水压力提升至０.３ＭＰａ时ꎬｐｍ㊁Ｅｓ㊁Ｅｔ３个参数下降速率变慢ꎻ这是因为在此过程中不断会有小气泡与相邻气泡聚集㊁融合ꎬ形成新的有效气泡ꎬ但更多的是由于外加压力过大ꎬ使气泡缩小到无效尺寸ꎬ所以炸药的能量依然１３２０２２年６月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀深水静压下化学敏化乳化炸药爆炸能量的输出特性㊀刘㊀磊ꎬ等㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀会处于下降状态ꎬ发生更深程度的半爆ꎮ０.３ＭＰａ时ꎬ３种炸药的Ｅｂ会呈现上升状态ꎻ分析原因ꎬ随着静水压力的增大ꎬ炸药的各项爆轰感度均下降ꎬ但还具有一定的爆轰性能ꎬ而且雷管在其中发挥了很大作用ꎬ所以水深增加后ꎬＥｂ相应提升ꎮ当静水压力增加到０.５ＭＰａ后ꎬ３种炸药的各项能量下降速率又增大ꎻ这是因为随着外加压力的不断增大ꎬ炸药中生成的化学敏化气泡均变成一个个尺寸很小的点ꎬ均为无效热点ꎬ不能形成灼热核ꎬ炸药发生拒爆ꎬ此时测到的爆炸能量仅为雷管释放的能量ꎮ３ 结论研究了亚硝酸钠化学敏化的乳化炸药在深水静压作用下爆炸能量的输出特性ꎮ主要结论如下:１)随着外加压力的增大ꎬ乳化炸药的爆炸能量输出性能呈递减趋势:０~０.１ＭＰａ下ꎬ能量下降最快ꎻ从０.１ＭＰａ以后ꎬ能量下降趋势变缓ꎻ０.３ＭＰａ后ꎬ４种炸药呈半爆或拒爆ꎻ当外界压力达到０.５ＭＰａ后ꎬ所测得爆炸能量仅为雷管爆炸的能量ꎮ２)在一定的静水压力变化范围内ꎬＹ￣０.２％㊁Ｙ￣０.３％和Ｙ￣０.４％３种炸药的ｐｍ㊁Ｅｓ㊁Ｅｂ和Ｅｔ下降明显ꎻ当压力增加到０.５ＭＰａ时ꎬＹ￣０.４％的４个参数的下降速率比Ｙ￣０.２％㊁Ｙ￣０.３％两种炸药的下降速率显著增高ꎮ３)根据热点理论:随着静水压力的不断增大ꎬ炸药试样中的化学敏化气泡逐渐变小或消失ꎬ大部分变为无效热点ꎬ不能形成灼热核ꎻ当静水压力过大时ꎬ炸药会发生拒爆ꎮ参考文献[１]㊀汪旭光.乳化炸药[Ｍ].北京:冶金工业出版社ꎬ２００８.ＷＡＮＧＸＧ.Ｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:Ｍｅｔａｌ￣ｌｕｒｇｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓꎬ２００８.[２]㊀刘磊ꎬ汪旭光ꎬ张成良.受静压作用乳化炸药的实验研究[Ｊ].爆破ꎬ２０１４ꎬ３１(２):１３９￣１４３.ＬＩＵＬꎬＷＡＮＧＸＧꎬＺＨＡＮＧＣＬ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｕｎｄｅｒｓｔａｔｉｃｅｆｆｅｃｔ[Ｊ].Ｂｌａｓｔｉｎｇꎬ２０１４ꎬ３１(２):１３９￣１４３.[３]㊀刘磊.乳化炸药在水下爆破中抗水抗压性能的实验研究与机理分析[Ｄ].昆明:昆明理工大学ꎬ２０１０.ＬＩＵＬ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｗａｔｅｒａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏ￣ｓｉｖｅｓｉｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｂｌａｓｔｉｎｇ[Ｄ].Ｋｕｎｍｉｎｇ:ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１０. [４]㊀ＬＩＵＬꎬＬＩＵＳＺꎬＺＨＡＯＨＱ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｄｅｅｐｗａｔｅｒｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭａｔｅ￣ｒｉａｌｓꎬ２０１４ꎬ３０４４:７３８￣７４３.[５]㊀周霖ꎬ徐少辉ꎬ徐更光.炸药水下爆炸能量输出特性研究[Ｊ].兵工学报ꎬ２００６ꎬ２７(２):２３５￣２３８.ＺＨＯＵＬꎬＸＵＳＨꎬＸＵＧＧ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅ[Ｊ].ＡｃｔａＡｒｍａｍｅｎｔａｒｉｉꎬ２００６ꎬ２７(２):２３５￣２３８. [６]㊀田俊宏ꎬ孙远翔ꎬ张之凡.铝氧比对含铝炸药水下爆炸载荷及能量输出结构的影响[Ｊ].高压物理学报ꎬ２０１９ꎬ３３(６):１４６￣１５４.ＴＩＡＮＪＨꎬＳＵＮＹＸꎬＺＨＡＮＧＺＦ.ＥｆｆｅｃｔｏｆＡｌ/Ｏｒａｔｉｏｏｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｌｏａｄａｎｄｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｃｏｎｆｉｇｕｒａ￣ｔｉｏｎｏｆａｌｕｍｉｎｉｚｅｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＰｈｙｓｉｃｓꎬ２０１９ꎬ３３(６):１４６￣１５４. [７]㊀赵倩.黑索今含铝炸药水中爆炸能量输出与效应研究[Ｄ].北京:北京理工大学ꎬ２０１７.ＺＨＡＯＱ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｉｎｗａｔｅｒｏｆｒｏｘｙｇｏｌｄａｌｕｍｉｎｉｚｅｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅ[Ｄ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７. [８]㊀卢勇ꎬ王伯良ꎬ何中其ꎬ等.温压炸药爆炸能量输出的实验研究[Ｊ].含能材料ꎬ２０１４ꎬ２２(５):６８４￣６８７.ＬＵＹꎬＷＡＮＧＢＬꎬＨＥＺＱꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｕｔｐｕｔｏｆｔｈｅｒｍｏｂａｒｉｃｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１４ꎬ２２(５):６８４￣６８７.[９]㊀牟金磊ꎬ朱锡ꎬ李海涛ꎬ等.炸药水下爆炸能量输出特性试验研究[Ｊ].高压物理学报ꎬ２０１０ꎬ２４(２):８８￣９２.ＭＵＪＬꎬＺＨＵＸꎬＬＩＨＴꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｅｎｅｒｇｙｏｕｔｐｕｔｏｆｅｘｐｌｏｓｉｖｅ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＰｈｙｓｉｃｓꎬ２０１０ꎬ２４(２):８８￣９２.[１０]㊀龚悦ꎬ汪旭光ꎬ何杰ꎬ等.玻璃微球含量对乳化炸药水下爆炸能量的影响研究[Ｊ].中国科学技术大学学报ꎬ２０１７ꎬ４７(５):４４３￣４４７.ＧＯＮＧＹꎬＷＡＮＧＸＧꎬＨＥＪꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｌａｓｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｅｘｐｌｏｓｉｏｎｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａꎬ２０１７ꎬ４７(５):４４３￣４４７. [１１]㊀汪泉ꎬ徐定博ꎬ张显丕.乳化炸药水下爆炸能量输出特性的实验研究[Ｊ].山东工业技术ꎬ２０１６(２３):２９７￣２９８.[１２]㊀恽寿榕ꎬ赵衡阳.爆炸力学[Ｍ].北京:国防工业出版社ꎬ２００５:２３３￣２３６.ＹＵＮＳＲꎬＺＨＡＯＨＹ.Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃｓ[Ｍ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓꎬ２００５:２３３￣２３６.[１３]㊀颜事龙ꎬ王尹军.冲击波作用下乳化炸药压力减敏的表征方法[Ｊ].爆炸与冲击ꎬ２００６(５):４４１￣４４７.ＹＡＮＳＬꎬＷＡＮＧＹＪ.Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｄｅｓｅｎｓｉｔｉｚａｔｉｏｎｏｆｅｍｕｌｓｉｏｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｈｏｃｋｗａｖｅ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄＳｈｏｃｋＷａｖｅꎬ２００６(５):４４１￣４４７.２３ ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀爆㊀破㊀器㊀材㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５１卷第３期。
含铝炸药水中爆炸能量输出结构
含铝炸药水中爆炸能量输出结构
《含铝炸药水中爆炸能量输出结构》
一、介绍
含铝炸药水，也称为燃烧熔融炸药，可以利用固体添加剂的混合而形成的物质，这种物质能够在施加外力的情况下，发生快速燃烧熔融，从而产生强大的爆炸能量。
它具有有效控制爆破半径，满足不同的作业要求的优势，因此具有极高的实用价值。
但是，爆炸能量的输出结构仍未完全梳理，以及当中包含的有用信息实际上是如何向外散播，是人们急需解决的重要问题。
二、物理原理分析
爆炸能量的输出结构，需要从两个最基本的物理原理来分析，即热力学和声学原理。
1、热力学原理
热力学原理是指含铝炸药水在发生快速燃烧熔融后，产生的高温气体会向四面八方发散散发，最终产生的爆炸能量就是这种高温气体的大量散发所表现出来的效用。
2、声学原理
声学原理是指通过声学波的传播，可以把爆炸能量转化为声能，表现为现场环境中极阵阵强烈的响声，然后通过声学波来传递。
三、爆炸力学模拟分析
1、数值模拟方法
为了模拟出含铝炸药水爆炸后的实际爆炸能量，可以利用可移植的物理力学模型，并利用数值模拟方法模拟出爆炸能量的输出结构。
2、实验方法
此外，还可以利用实验的方法，得出含铝炸药水在爆炸后的爆炸能量输出结构，但是需要注意安全性以及误差因素，以确保实验量准确。
四、总结
以上是含铝炸药水中爆炸能量输出结构的介绍。
它的最终传播形式主要依赖于热力学和声学原理，在表现形式上又具有高温气体和声音的分布状况的差异。
它的输出结构的精确分析，发挥着重要作用，可以有效控制爆破半径，满足各类工程需求。
含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性研究
含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性研究近年来，含铝炸药在军事、民用爆破工程等领域中得到了广泛应用。
然而，由于含铝炸药的特殊性质，其水下爆炸产生的冲击波特性对于安全评估和防护措施的制定具有重要意义。
因此，对含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性进行深入研究具有重要的理论和实际意义。
含铝炸药的爆炸特性与传统炸药有所不同，主要表现为高爆速度、高爆热和大量的气体产生等。
在水下爆炸过程中，炸药与水的相互作用及铝颗粒的氧化反应将对冲击波特性产生重要影响。
因此，研究含铝炸药水下爆炸的冲击波特性，不仅可以揭示其爆炸机理，还能为水下爆炸事故的防护提供参考。
通过对含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究，可以获得以下几方面的重要信息。
首先，可以确定冲击波的压力、速度和能量分布，从而评估爆炸对周围环境和结构物的破坏程度。
其次，可以研究冲击波传播规律，预测冲击波的传播范围和影响区域，进而制定相应的安全措施。
此外，还可以通过实验和数值模拟的手段，探究含铝炸药水下爆炸的动力学过程，深入了解冲击波形成和传播的机理。
在研究方法上，可以采用实验和数值模拟相结合的方式。
实验可以通过在水中放置炸药并记录冲击波传播过程中的相关参数来获取数据。
而数值模拟则可以借助计算流体力学和爆炸力学的理论基础，通过建立适当的数学模型对冲击波传播进行模拟和分析。
需要注意的是，含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究是一个复杂而艰巨的任务。
炸药的性质、水的影响、铝颗粒的氧化反应等因素都需要考虑进去。
此外，实验条件的控制和数据的准确性也是研究中需要解决的问题。
总之，含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究对于揭示爆炸机理、评估安全风险以及制定防护措施具有重要意义。
通过深入研究其冲击波特性，可以为相关领域的工程设计和安全保障提供一定的理论和实践指导。
潜水内爆炸实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过模拟潜水内爆炸现象，研究爆炸对潜水器及周围环境的影响，为潜水器设计和安全防护提供理论依据。
二、实验背景随着深海探测技术的不断发展，潜水器在深海探测任务中发挥着越来越重要的作用。
然而，潜水器在深海作业过程中，面临着来自水压、生物、物理等多种风险。
其中，潜水器内部爆炸事故一旦发生，将对潜水员的生命安全造成极大威胁。
因此，研究潜水内爆炸现象，提高潜水器安全性能具有重要意义。
三、实验内容1. 实验材料（1）潜水器模型：采用1:10比例的潜水器模型，模拟实际潜水器结构。
（2）爆炸装置：选用TNT炸药作为爆炸源。
（3）传感器：包括压力传感器、温度传感器、加速度传感器等，用于监测爆炸过程中的各项参数。
（4）实验水池：模拟深海环境，水池深度为10米。
2. 实验步骤（1）将潜水器模型放入实验水池，确保其稳定性。
（2）在潜水器模型内部安装爆炸装置，确保爆炸源位于潜水器中心位置。
（3）将传感器连接至潜水器模型，并对传感器进行校准。
（4）启动爆炸装置，记录爆炸过程中的各项参数。
（5）观察潜水器模型及周围环境的损坏情况。
四、实验结果与分析1. 爆炸过程实验过程中，爆炸装置成功引爆，爆炸瞬间潜水器模型发生剧烈振动，压力、温度、加速度等传感器数据迅速上升。
爆炸过程中，潜水器模型周围水花四溅，实验水池水面出现大量气泡。
2. 潜水器模型损坏情况爆炸后，潜水器模型出现以下损坏情况：（1）壳体出现裂缝，部分区域出现变形。
（2）内部仪器设备损坏，部分部件丢失。
（3）模型周围水花四溅，实验水池内出现大量气泡。
3. 爆炸对周围环境的影响爆炸过程中，潜水器模型周围水花四溅，实验水池内出现大量气泡。
爆炸产生的冲击波对周围环境产生一定影响，但未对实验水池其他设施造成损坏。
五、实验结论1. 潜水内爆炸会对潜水器结构造成严重损坏，影响潜水器内部仪器设备正常运行。
2. 爆炸产生的冲击波对周围环境有一定影响，但未对实验水池其他设施造成损坏。
不同粘结体系对PBX炸药能量输出特性的影响
2017-07 兵工自动化36(7) Ordnance Industry Automation ·1·doi: 10.7690/bgzdh.2017.07.001不同粘结体系对PBX炸药能量输出特性的影响李瑶瑶，崔庆忠(北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室，北京 100081)摘要：粘结剂作为PBX炸药中重要的添加剂，对炸药的力学性能、能量特性等都有很大的影响。
为研究不同粘结体系对PBX炸药水下爆炸能量特性的影响，首先对不同粘结体系炸药配方进行优化设计，然后进行不同粘结体系PBX炸药的水下爆炸试验。
试验结果表明：与HTPB惰性粘结体系炸药相比，含能粘结体系应用于PBX炸药后，比冲击波能提高了12%～23%；但是由于含能粘结体系力学和工艺性能的限制，使得炸药固含量降低，降低了炸药的气泡能。
总的来看，TEGDN、GAP、HTPB粘结体系的PBX炸药总能量分别达到了2.01、1.99、2.15倍TNT当量。
关键词：配方设计；含能粘结体系；水下爆炸；能量输出结构中图分类号：TJ510.6 文献标志码：ADifferent Binder System Influence onEnergy Output Characteristics of PBXLi Yaoyao, Cui Qingzhong(State Key Laboratory of Explosion Science & Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China) Abstract: As the important part of polymer bonded explosive, blinders has great effect on the mechanical property and energy characteristics. In order to research the influence of different binders on energy characteristics of PBX underwater explosion, the formula of each binders was carried out optimal design, then the underwater explosion experiment of different blinders PBX were conducted. The test result showed that, compared with HTPB inactive binder system explosive, the shockwave of PBX with energetic binder system increases by 12%~23%. Meanwhile the bubble performance of explosive with energetic binders is decreased because the mechanical property and processing performance of energetic binders were poor which lead the decrease of solid-content. In summary, the TNT equivalent of explosive with TEGDN binder, GAP binder and HTPB binder arrived 2.01, 1.99 and 2.15 respectively.Keywords: formulation design; energetic binders system; underwater explosion; energy output structure0 引言粘结剂作为PBX炸药中重要的添加剂，在其中占有8%～23%的比例，是PBX炸药的关键，对炸药的能量、感度及力学性能都有很大影响。
水胶炸药不同交联时间水下爆炸能量的研究
球形装药在水下爆轰时ꎬ炸药能量转变成爆轰
产物的内能ꎬ并以极大的速度向外压缩水介质ꎬ从而
形成了冲击波ꎬ此过程消耗了一部分能量ꎻ爆轰产物
利用剩下的一部分能量以气泡的形式向外膨胀ꎬ气
泡内部的压力与周围静水压此消彼长ꎬ不断地产生
气泡脉动ꎮ 水下爆炸能量可由比冲击波能、比气泡
能和总能量等确定 [５] ꎮ
水下爆炸总能量公式 [６]
是一个质量为 １５ ｇ 的水胶炸药球形药包ꎬ在制作好
ＴＮＴ 炸药、煤矿许用炸药的水下爆炸参数进行对比ꎮ
ＨＺＰ２ 型笔杆形自由场压电压力传感器ꎮ 受测药包
本文中ꎬ通过水下爆炸测试系统ꎬ测量水胶炸药
的球形药包上插入一发 ８ ＃ 工业雷管ꎬ插入深度约 １５
在不同交联时间下水下爆炸的比冲击波能、比气泡
Байду номын сангаас
ｍｍꎮ 爆炸水池深 ３. ６ ｍ、宽 ５. ５ ｍ、壁厚 ８ ｍｍꎮ
１６８. ０ ｈ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｆｏａｍｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｏｎ ｉｔｓ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ. Ｔｈｅｉｒ ｓｈｏｃｋ ｗａｖｅ ｅｎｅｒｇｙꎬ
ｂｕｂｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ. Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｅｘｐｌｏ￣
显 示出来ꎬ显示屏上压力信号的大小便可表示水胶
炸药水下爆炸能量的高低ꎮ需要注意的是ꎬ在固定
球 形药包和压力传感器的时候ꎬ要用钢尺测量其与
(１)
＋
(２)
１
ρ Ｄ２ ꎮ
乳化炸药,含铝乳化炸药,水胶炸药水下能量测量
乳化炸药,含铝乳化炸药,水胶炸药水下能量测量
李茂昌
【期刊名称】《国外现代爆破技术文集》
【年(卷),期】1996(000)004
【摘要】水下爆轰试验是评价工业炸药能量释放和相对效力的一种适用的技术，
对乳化炸药和水胶炸药进行了水下能量测量，并与ＡＮＦＯ炸药进行了比较；对以乳化炸药和水胶炸药为主的重ＡＮＯ型混合炸药在有元约束的条件下也进行了研究。
以经炸药为主的重ＡＮＦＯ炸药的试验结果表明，冲击能和气泡能的释放明显地低于相同比例的以水胶炸药为主的重ＡＮＦＯ炸药。
还发现粗粒的铝粉加入经炸药中以后，要比ＡＮＦＯ和水胶炸药产生低得多的冲击能
【总页数】13页(P42-54)
【作者】李茂昌
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TD235.212
【相关文献】
1.基于AUTODYN的乳化炸药水下爆炸能量分布的数值研究 [J], 韩崇刚;郭成更;
王娜峰
2.含退役火药的水胶炸药和乳化炸药安全性探讨 [J], 景慧香;李建红
3.乳化炸药水下爆炸能量输出特性的实验研究 [J], 汪泉;徐定博;张显丕
4.玻璃微球含量对乳化炸药水下爆炸能量的影响研究 [J], 龚悦;汪旭光;何杰;颜事
龙;程扬帆
5.不同敏化方式的乳化炸药水下爆炸能量测试 [J], 唐学军;吴红波
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
不同装药战斗部在水中爆炸特性研究
不同装药战斗部在水中爆炸特性研究发表时间：2019-05-29T14:04:18.403Z 来源：《防护工程》2019年第4期作者：谢锐[导读] 当爆炸物在水下爆炸时，会产生冲击波和气泡脉动压力波。
这两波型虽然动作时间和频率都不同，但是会在一定程度上破坏目标。
安徽红星机电科技股份有限公司 230000摘要：通过对不同装药战斗部壳体对水中兵器的爆炸威力进行实验研究，分析了冲击波峰值的压力、冲击波能量、气泡能量、总比能量和相对总能量等爆炸特性。
结果表明，爆炸后不同电荷的峰值压力具体情况不同。
在爆炸后，炮弹弹头具有特定的气泡能量，相对于裸露爆炸物的总比能量有不同程度的下降，因此，可以看出弹头壳对水武器爆炸的影响比冲击能量、特定气泡能量和总比能量更为重要。
因此，本文研究了水下武器的爆发力以及弹头壳是否需要简化等问题，研究结果对我国的战斗部水下爆炸力的评估具有一定的参考意义。
关键词：装药战斗部壳体；水中兵器；爆炸威力当爆炸物在水下爆炸时，会产生冲击波和气泡脉动压力波。
这两波型虽然动作时间和频率都不同，但是会在一定程度上破坏目标。
水中兵器的炸药填充在金属外壳中，这就表明炮弹的材料和厚度特征对武器的爆炸力有一定影响，因此，有必要研究弹头外壳的水下爆炸力[1]。
1.实验方法爆炸实验是在某个海域的实验船进行的。
该实验使用了四种不同装药战斗部的水中兵器，分别是复合PBX，梯形黑铝，热塑性黑铝和TNT。
爆炸实验中炸药的形状为圆柱形。
通过10台PCB138A压力传感器和采集设备测量不同爆炸点水中的冲击波压力。
在实验过程中，起重机将测试电缆、压力传感器、被测爆炸物等测量装置框架悬挂在水中，测量系统完成信号的采集、存储、计算等后，通过一定的爆炸方法，在每个实验中选择基本相同的7个测量点，传感器悬挂在固定在尼龙电缆上的浮球下面。
电缆的一端固定在目标船的船侧，另一端连接在悬挂的爆炸袋上。
第一个传感器连接到爆炸袋的距离为16米，各个传感器之间的间距为4米[2]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２０ ０７年 ２月
不同炸药水下能量输出特性的实验研究
饶 国宁等
・ ９‘
不 同炸药水下能量输 出特性 的实验研究
饶 国宁 陈 网桦 胡毅 亭 彭金 华
南京理 工 大 学化 工 学院 （ｚ苏南京 ，１０ ４ ／ ２ ０ ９）
［ 摘 要］ 对梯恩梯 （ ＮＴ）钝化黑索今 （ Ｄ 、 铝炸药（ Ｄ Ａ１、 Ｔ 、 Ｒ ｘ）含 Ｒ ｘ／ ）一次 引爆 型燃料空气炸药 （Ｅ ＡＥ 等不 同 ＳＦ ）
量炸药 的输 出能 量 总会 受 到边 界 效 应 的影 响 ， 因此
冲击 波衰减 系数 。
需要对计算公式进行必要的修正。修正后的公式如
下 ：
２ ２ 实验 装置 ．
冲击波 能 比冲 能 ｅ Ｊｋ ） ｓ ／ｇ 的计 算公 式 ： （
广ｒ
所 用的爆炸水池 系统直径 ２ ８ 高度２ ７ ．７ ｍ、 ．ｏ ｍ， 固定 在 ｌ 厚 的橡 胶 减震 设 施上 。传 感器 测 Ｏｍｍ
为装填 非理 想炸药 的水 中装 置设计 提供 基本 参 数和 科学依 据 。
２ 实验 原理 与装 置
２ １ 实 验 原 理 ．
．
式（） １ ～式 （ ） ７ 中
尺 —— 爆 炸 中心至 测点 的距 离 ， ｍ；
— —
装 药质 量 ， ｇ ｋ； 水 中音 速 ， １ ６ ｍ／ ； 取 ４ ０ ｓ
Ｐ（） —— 刻测点 处 冲击 波瞬 时压 力 ，ａ 时 Ｐ；
ｒ—— 积 分上 限 ；
— —
炸药 的能量 分解 为 两 个 主要 分 量 ， 动力 作 用 的 冲 即 击波 能和 静力作 用 的气泡 能 ， 能 同时测 出 。 总 能 并 其
量（ 总膨胀 功） 值上 通常 很接 近用爆 热 弹测量 炸药 数 爆轰所 释放 的化 学能 （ 爆热 ）１ ［。 ］ 对 于 感度 相 对 较 高 的炸药 来 说 ， 由于 起爆 能 量 和爆 炸 的临 界直 径 较 小 ， 测试 它 的 能量 不 一定 需 要 很 大 的药 量 ， 以用 小 型 爆 炸水 池 测 试 ， ｊｒ ｈ ｌ 可 Ｂ ａｎ ｏｔ 以及 Ｗｏｌｒ—ｏ ａ ｓｎ用 小 药 量 进 行 了 大 量 的 研 ｌ ｔ ｈｎｅ ｅ Ｊ 究， 并指 出这种 试验 的可 行性 ［ ］ ２。
时 间 衰 减 常 数 ， 压 力 从 峰 值 Ｐ 衰 取
减 到 Ｐ 所需 的 时间 间隔 ；
ｄ—— 压力传 感 器 的直径 ， ｍ； Ｃ —— 与 实 际 水池 中装 药位 置 有关 的常 数 ，
取 一１ ５ ３一 ； ． ９ ｓ
Ｐ —— 装药 深度 处 的水 的静 压 ，ａ Ｐ；
比气 泡 能 ｅ（／ ｇ 的计算 公式 ： ｂＪ ｋ ）
＝
／ ｗ
１
Ｅ ＝ 霜 ［ ＋４ 一１ 。 ｂ √１ ］
ｎ
（） ５
（） ６
１２ ／
Ｋ１ 式 ： ，Ｊｋ ）
ｅ－ Ｋ／ ｔ ， ） ， ￣ （＊ ＋ － ｅ （） ７
Ｔ 折 算 为 标 准 总 流 体 静 压 时 的气 泡 脉 —— 动周期 ， 以近 似认 为 Ｔ ￣ｔ； 可 － － 厂一 装 药 形 状 系数 ， 球 形 取 １ Ｏ ， 球 对 ．０非
形取 １ Ｏ ～１ １ ； ． ２ ． ０
— —
但 是相 对 于 大 型水 下爆 炸 测 试 站 ， 水 池 中测 小
［ 关键词］ 含铝炸药 ［ 分类号］ Ｏ３ ３ ８
一次燃料空气炸药
能量输 出
水 中爆炸
１ 引 言
Ｋ １ ０ ２ ７ ０ ０ ６ 一 ＋ ．９ ＋ ．１７
（） ２
含 铝 炸 药 、 料 空 气 炸 药 （ ＡＥ） 不 同 于 燃 Ｆ 是
ｒ ／ ． ＝ｄ Ｃ Ｏ
（） ３ （） ４
水 中爆 炸 能 量 输 出 的评 价 参 数 不 同 于 空 中爆
炸 ， 般可 以通过 水 中爆 炸 的超 压 、 一 衰减 时间 常数 、 气 泡脉动 周期 、 比冲击波 能 、 比气 泡 能和 总能 量等 参 数 来描述 。 中爆 炸 主要 特点 是对 于 同一 实验 ， 水 可将
ｐ —— 水 的 密度 ， １ ０ ｋ ／ ； Ｗ 取 ０ ０ ｇ ｍ。 Ｃ 广
，— —— —— —一 ＿
Ｔ ＮＴ、 Ｘ 等传 统 炸药 的非理 想 炸药 ， ＲＤ 它们 以铝 粉
作 为可燃 剂来 提高 做功 能力 。 在密 闭和密 实介 质 中 ， 爆 炸产 物将 继 续进 行 后 续 反应 并 释放 大 量 的 能量 ， 并 对 目标 毁 伤 作 出 贡 献 。通 过对 含铝 炸 药 （ ＤＸ／ Ｒ Ａ ） 一 次 引爆 型液 固复 合 燃 料 空 气 炸 药 （ Ｅ ＡＥ） １、 ＳＦ 和Ｔ ＮＴ、 Ｘ 等 炸 药 水 下爆 炸 能 量输 出结 构 特 性 ＲＤ 的研究 ， 以揭示 非理 想炸 药能 量输 出结 构 的规律 ， 可
爆
破
器
材
Ｅ ｐｏｉｅＭａｅｉ ｓ ｘ ｌｓ ｔｒ ｌ ｖ ａ
点距 爆 源 ０ ７ｍ， 药深 度 为水 池 内水 总 高 的 ２ ３ ． 装 ／，
ｅ 是 ４尺 ／ Ｃ Ｉ 。 ）￡ ｓ ７ Ｐ（ ｄ］ 一 ［ｒ Ｖ ￡
（） 保持 传感 器与 装药 同一平 面 。 １
维普资讯
・１ ０・
类型的炸药在爆炸水池中的能量输 出结构进行了实验研究。 结果表 明： 非理想炸药 Ｓ Ｆ Ｅ ＡＥ、 Ｄ Ａｌ Ｒ Ｘ／ 的水 下冲击波 衰减 慢于理想 炸药 Ｔ ＮＴ、 Ｄ 而且冲击波能 、 泡脉 动周期 和气 泡能高于 ＴＮ 和 Ｒ Ｘ。铝粉 的加入使非理想炸 Ｒ Ｘ， 气 Ｔ Ｄ
药 的能 量 输 出特 性 不 同 于理 想 炸 药 ， 原 因 主 要 是 Ａｌ 二 次 反 应 效 应 。 其 的