聚能方法切割钢板的试验研究.pdf

第2 1 卷第3 期 2 0 0 4 年9 月 爆破 B L A S l l N G v d2 1 №3 S e D2 0 0 4 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 4 0 3 一0 0 7 7 一0 3 聚能方法切割钢板的试验研究 李建平，白春华，刘千寿 北京理工大学爆炸灾害预防、控制国家重点实验塞，北京1 0 0 0 8 1 摘要根据聚能装药原理，采用不同尺十的线型切割器，对不同厚度的龆板进行切割试验，得到了有参考价 值的结果；同时杠试验蛄果与经验公式计算蛄果进行对比，得出了修正公式，可为实际爆破工程的设计提供依 据。 关键词聚能装药；线型切割器；切割试验；钢板 中图分类号T D 2 3 53 5文献标识码A E x p e r i m e n t a lS t u d yo fC u t t i n gS t e e lP I a t eb yt h eW a yo fS h 叩e dC h a r g e L 』J 缸卅p f ，曙，B A Ja } M n 一 姗，L j 【，Q 缸“ 一小鲫 s t a t eK e yL a b o r a t o r yo fP r e v e n t i o na 1 1 dC 0 n t do fE x p l o s ．o nD i S a s t e r s B d j i t l gI r 域i t u t eo f1 k h n o l o g y ，B 刨i n g1 0 0 0 8 1 ，c h i n a A b s n 砸t T h ec u t t i n gt d a l s 玳p 蒯e d 岫n gd i f f e 唧t 出eh D e a rc u t t e r smt h ed i f f 删tt 1 1 i c k n 鼬s t e e lp l a 慨a c ． 州i n gt ot h es l 诅p e dc I Ⅲg 酋州n c i p l eT l 他砌u a b I er e “t0 f 目舶c ebo b t a i n e dC b m D a r e dt } l e 砸址骼u I 协w i t hc 出u h t e d 船u l 协b y 鲫p 确嗣e q 哪t i o n ，ar ∞出6 0 de q u a d o n 缸g i v ∞．T h er d j a b I e “d e n 代i 8p 州d e dhd 商g no fa c t u a lb l a s t - ；“g 廿1 西n e e r i r K e yw o r d s s } l a p e dc h a r g e ；h n e a rc u t t 盯；c u n i T 】gt r i d ；豇e dp l a t e 1 引言 爆炸聚能原理⋯早已经被人们认识，利用该技术 制造的破甲弹在第二次世界大战中就得到了应用，后 来的反坦克、反舰艇等武器的战斗部均采用了该技 术。该技术除了在军事上得到了很好的应用外，在工 程爆破及民用方面亦得到了广泛的应用。在石油工 业方面，广泛采用聚能装药的石油射孔弹，用于井下 穿孔，在工程爆破中，利用聚能装药切割钢板、钢梁， 在水下打捞沉船时切割船体【2o 等。就目前聚能装药 的结构根据不同用途亦有很多形式，同时采用的炸药 类型亦不同，其作用效果亦千差万别，主要是针对工 程实际情况和某些武器中的应用条件，依据线形聚能 收稿日期2 0 0 4 0 4 2 6 作者简介李建平，男；北京北京理工大学爆炸灾害预防、控制国家重 点实验室 切割作用，在零炸高的条件下进行的切割钢板的试验 研究。 2 线形聚能切割器结构 2 ．1 结构型式 试验采用平面对称型聚能装药，以便在对称面上 形成聚能射流，实现线形切割效果，其结构形式见图 壳体 装药 药型罩 图l 线形聚能切割器结构示意图 2 ．2 药型罩 为了比较不同材质的药型罩对切割效果的影响 万方数据 7 8 爆破2 0 0 4 年9 月 试验采用了2 种材料，钢板和紫铜板，药型罩形式均 采用楔形。 2 ．3 聚能切割器参数 为了考核不同规格切割器的切割效果，不同材质 的切割器均分别选用3 种型号，长均为3 0 0m m ，各型 号的有关尺寸见表1 。每种型号的切割器均采用有 壳切割器，壳体与聚能罩均采用同种材质。 切割器内装药选用黑梯炸药 5 0 ％R D x 和5 0 ％ T N T ，采用熔注方法将药灌人，装药密度为1 ．6 0g ／ c m 3 。 表1 聚能切割器统计表 型壳体、药壳体、药型宽度高度药型罩高锥角装药量 号型罩材料罩厚度／r m ／m m ／m m 度／m m ／ 。／g 2 ．4 钢板 切割钢板根据用途需要，选取尺寸 长宽 厚 分别为6 0 0m m 2 0 0m m 5m m 、6 0 0m m 2 0 0 m m 8m m 、6 0 0m m 2 0 0m m 1 0m m 、6 0 0 n l m 2 0 0 m m 1 2 m m 的4 5 钢板。 3 试验方法 3l 切割器布置方法 先将钢板架高5 0m m 平放在地上，再将切割器 药型罩向下平放于钢板之上 紧贴钢板，炸高为零 ， 然后用胶带固定．见图2 。 切割器 块 图2 切割器布置示意图 32 切割器的起爆方法 采用一端起爆的方法，将电雷管用塑一4 炸药固 定在切割器一端进行起爆，见图3 。 切割索塑性炸药电雷管 图3 切剖器起爆方法 电源 4 试验结果 试验共使用2 7 根切割器，具体的试验结果见表 2 。 表2 中的理论切割深度是按照拉甫联捷夫M A 式，由聚能装药的爆炸效应参数近似计算公式‘3 ] 求得。即 H 砘√訾譬 1 式中，H 为切割深度，m m ，；，o 为药型罩母线长， m m ；p o 为药型罩材料密度，g ／c m 3 ；P f 为被切割材 料密度，g ／c “1 3 。 5 结果分析 由试验结果表明，小型切割器切割厚钢板时，计 算切割深度较大于实际切割深度，其主要原因在于 1 炸高采用0 炸高；2 起爆为侧向起爆；3 切割器 聚能罩采用铜板和钢板槭制而成，加工精度比较 低。 紫铜型切割器切割与计算切割深度相近的钢板 时，钢板能完全被切断。该结果虽然达到了预期的 切割目的，但是从钢板的断口可见，并不是完全切 断，其中剩余的厚度是由于金属射流在钢板中所产 生的拉、剪作用，致使其断裂，为此把钢板厚度不能 视为切割深度。 公式 1 中，由于没有考虑药型罩锥角的影响， 使得对刚性切割器计算的切割深度与实际切割深度 偏差更大。 H 拒 s i n 号 H 拒 s i n 詈 z 。√弩害 2 式中，a 为药型罩锥角。 若采用如式 2 所示的修正公式，会使得计算结 果 表2 中理论切割深度项中括号内的值 与整个试 验结果的偏差基本一致．即计算结果大于试验结果 1 ～2 m m 。 万方数据 第2 l 卷第3 期李建平等聚能方法切剖铜板的试验研究 7 9 襄2 试验结果统计表 序号切静l 器型号 平均装药量0 炸高理论切割 钢板厚度切割深度 照片备注 序号切割器型号 屈．c m ．1深度／mm／mm／mm 照片备注 0 ．6 86 ．3 1 ．6 l9 ．5 27 41 27 4 80 ．7 584 59 17 4 1 26 8 ．9 2 ．7 5 图4 a ① 图4 c ① 图4 g ① 图4 b ③ 图4 d ③ 图4 a ② 图4 c ③ 图4 a ③ 图4 c ②c F 板．2 块板叠放 图4 e ③ 锥角9 0 ’ 图4 b ② 图4 d ① 图4 e ② 图4 d ② 图4 b ① 括号内理论切割深 度值为修正后的值 锥角9 0 。 图4 d ④ 锥角9 0 。 图4 b ④重复3 次，均切断 6 结论 a ．平面对称型聚能装药，采用零炸高一端起爆 可以用来切割钢板 b ．对于图1 形式的切割器，锥角为9 0 。时，能够 切断计算切割深度的钢板； c ．切割器锥角为6 0 。、9 0 。时，其实际切割效果 变化不明显，但其计算结果差别较大，为此建议采用 修正公式来估算切割深度； d ．修正公式的普遍性还有待于进一步的验证。 [ 2 ] [ 3 ] 参考文献 北京工业八系‘爆炸及其作用编写组．爆炸及其作用 下 [ M ] 北京国防工业出版社．1 9 7 9 沙祖光爆破切剖解体、打捞马当沉船[ J ] 爆破， 2 0 0 3 ，2 0 4 8 5 ～8 7 ． 周浩然．聚能爆炸切割钢板初步试验研究[ R ] 。舵．脯，蚰 跚脯脯 珊i 善眦 ，化。 i 蓥，。 脯脯{ 薹； 8 他 加 ， 他 m 佗 幢 加 m o 他 m H o o 他 m o ∞ 他 心 挖 加 挖 挖 ● ， 0 ， 0 ， 0 0 m n n ” “ “ 埔 伸 加 n 丝 ” H 巧 万方数据