磨料水射流切割防暴弹的试验研究.pdf

ｄｏｉ１０. ３９６９/ ｊ. ｉｓｓｎ. １００１-８３５２. ２０１８. ０１. ００８ 磨料水射流切割防暴弹的试验研究 ❋ 蒋大勇① 白 云② ①武警工程大学装备工程学院陕西西安，7１００８６ ②武警工程大学军事基础教育学院陕西西安，7１００８６ [摘 要] 针对前混合式磨料水射流切割防暴弹的过程，分析磨料水射流对装药的切割安全性，探讨射流参数的 选取及工程化处废的可行性。 根据弹性力学的固体接触理论，建立磨料水射流冲击弹体时的数学模型，从而选取 射流出口压力等工艺参数。 依据射流的冲击理论和装药的热感度及撞击感度，结合射流作用时的升温试验，分析 证实在该射流参数下的冲击安全性。 结果表明，以手投催泪或发烟弹、枪射催泪或发烟弹为代表的 ４ 种防暴 弹，其试验结果与实例计算相吻合，切割安全可靠度不低于 ９８. ５7％。 该研究可为防暴弹的工程化处废提供理论依 据和技术支持。 [关键词] 防暴弹药；磨料水射流；切割；安全性 [分类号] ＴＪ４１０. ８９ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｎｔｉ-ｒｉｏｔ Ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎ ｂｙ Ａｂｒａｓｉｖｅ Ｗａｔｅｒ Ｊｅｔ ＪＩＡＮＧ Ｄａｙｏｎｇ①， ＢＡＩ Ｙｕｎ② ① Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＣＡＰＦ Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉ’ａｎ， 7１００８６ ② Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｂａｓｉｃ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＣＡＰＦ Ｓｈａａｎｘｉ Ｘｉ’ａｎ， 7１００８６ [ＡＢＳＴＲＡＣＴ] Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｕｔｔｉｎｇ ａｎｔｉ-ｒｉｏｔ ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎ ｂｙ ｆｏｒｍｅｒ ｍｉｘｅｄ ａｂｒａｓｉｖｅ ｗａｔｅｒ ｊｅｔ， ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｒａｓｉｖｅ ｗａｔｅｒ ｊｅｔ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｊｅｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｇｉ- ｎｅｅｒｉｎｇ ｗａｓｔｅ ｗａｓ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ. Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌｅ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｏｆ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ， ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａｂｒａ- ｓｉｖｅ ｗａｔｅｒ ｊｅｔ ｉｍｐａｃｔ ｍｉｓｓｉｌｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｊｅｔ ｏｕｔｌｅｔ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ. Ａｃｃｏｒ- ｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｊｅｔ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｉｍｐａｃｔ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒｇｅ， ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｊｅｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗａｓ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｉｓｅ ｔｅｓｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｊｅｔ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ. Ｔｅａｒ ｇａｓ ｇｒｅｎａｄｅ， ｈａｎｄ ｔｈｒｏｗｉｎｇ ｓｍｏｃｋ ｂｏｍｂ， ｇｕｎ ｔｅａｒ ｇａｓ ｇｒｅｎａｄｅ ａｎｄ ｇｕｎ ｓｍｏｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ. Ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｌｃｕ- ｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｓｅ， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｎｏｔ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ９８. ５7％. Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｂｏｔｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗａｓｔｅ. [ＫＥＹＷＯＲＤＳ] ａｎｔｉ-ｒｉｏｔ ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎ； ａｂｒａｓｉｖｅ ｗａｔｅｒ ｊｅｔ； ｃｕｔｔｉｎｇ； ｓｅｃｕｒｉｔｙ 引言 防暴弹是现代反恐行动中必不可少的武器装 备，在生产、使用和储存的数量不断增加的同时，随 之而来的处废问题也日渐突出[１]。 出于环保压力 以及存在部分零部件需要回收利用的考虑，露天焚 烧、爆破法处理废旧防暴弹受到越来越多的限制；且 由于防暴弹存在非可逆的装配设计，安全拆解便成 为处废的首要步骤和关键技术。 利用高压水射流对 含能材料可实施较为安全的作业已成为业内共识， 前混合磨料水射流切割技术便是其中的一种代表性 加工方法。 该方法事先利用高压水带动固体磨料颗 粒，通过小孔径喷嘴以每秒数百米的高速度喷出，借 助这种高速混合射流动能的冲击作用来切割目标 物，应用在易燃易爆的危险场合具有独特优势。 但 不可否认的是，磨料水射流虽然具有无热、无烟、无 火花等独特优势，但与防暴弹之间仍属于刚性接触， 仍存在燃烧、爆炸的可能性，必须对其过程安全性进 行分析，方能应用于工程化处废。 文章中，通过分析 第 ４7 卷 第 １ 期 爆 破 器 材 Ｖｏｌ. ４7 Ｎｏ. １ ２０１８ 年 ２ 月 Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｆｅｂ. ２０１８ ❋ 收稿日期２０１7-０５-１１ 基金项目国家自然科学基金５１５０３２２４；武警工程大学基础研究项目２０１５ＸＪＫ-００３ 作者简介蒋大勇１９８１ － ，男，博士，副教授，主要从事含能材料处废方面研究。 Ｅ-ｍａｉｌｗａｎｇｈｅ7１7＠１６３. ｃｏｍ 磨料水射流对防暴弹金属弹体的切割过程，选择合 适的射流参数，进而对装药的冲击安全性进行评估。 在此基础上，应用智能水刀排爆机器人[２]对 ４ 种防 暴弹进行切割试验，验证理论部分。 １ 射流参数的选择 在废旧防暴弹的拆解过程中，磨料水射流的切 割方向首先要规避防暴弹的击发装置，以免发生不 必要的危险；然后，射流与防暴弹的弹体发生接触， 将其在较短时间内切割开来；最后，射流到达装药部 位。 多数防暴弹采用金属弹体，以防锈铝材质最为 常见。 因此，射流参数的选择至关重要，一方面要保 证射流在最短的时间内对弹体实施破坏，另一方面 要保证在此作用下装药不发生冲击起爆。 通过研 究，可以确定合适的射流参数，特别是选取最低出口 压力，为切割试验寻找理论基础根据。 １. １ 切割原理 磨料水射流的突出优点就是射流含有大量的刚 性磨料颗粒，在保证相同切割能力的前提下可以大 幅度降低射流出口压力，从而降低切割过程的部分 危险。 在射流冲击金属弹体时，弹体表面会受到磨 料颗粒的撞击；在撞击瞬间，磨料颗粒与流体可视为 等速。 这相当于金属弹体通过很小的接触面，将高 速运动的磨料颗粒突然制动停止，因而在接触区域 将产生极大的应力，使金属微粒从弹体表面上剥落， 逐渐累积，出现凹陷。 在磨料水射流连续的冲击作 用下，不断产生新的凹坑，从而连成较大面积的凹 坑，并逐渐加深。 一般而言，金属弹体的抗剪强度远 低于它的抗拉、抗压强度。 由于磨料颗粒与弹体接 触产生的接触剪切应力超过弹体的接触剪切强度， 因此，金属弹体在磨料水射流作用下被穿孔和切割 成缝，从而发生剪切破坏。 １. ２ 切割模型的建立 当磨料水射流对金属弹体进行切割时，弹体的 内壁系圆柱面，将其视为以圆柱直径 Ｒ２为半径的球 面，即将 Ｒ２改为负，根据弹性理论，磨料颗粒与弹体 相接触时产生的最大接触剪应力由式１求得[３] τｍａｘ＝０. ３１ ６ＦＲ１＋ Ｒ２２ π５ｋ１＋ ｋ２２Ｒ２ １Ｒ ２ ２ [] １ ３ ， ｋ１＝ １ － μ２ １ πＥ１ ， ｋ２＝ １ － μ２ ２ πＥ２ 。 １ 式中τｍａｘ为最大接触剪应力；Ｒ１为磨料颗粒粒度， ｍｍ；Ｅ１为磨料颗粒弹性模量，ＭＰａ；μ１为磨料颗粒 的泊松比；Ｒ２为弹体金属球半径，ｍｍ；Ｅ２为弹体的 弹性模量，ＭＰａ；μ２为弹体材质的泊松比；Ｆ 为磨料 颗粒与弹体接触时的作用力，Ｎ。 只要求出颗粒与弹体接触时的作用力 Ｆ，便可 计算出最大接触剪应力 τｍａｘ。 如果 τｍａｘ大于弹体的 接触剪应强度，弹体即发生破坏。 也就是说磨料水 射流在此工作压力下，可以对该弹体进行切割。 磨料颗粒对弹体的打击力 Ｆ 与磨料水射流撞 击弹体时的速度有关，由动量定理可求得磨料水射 流对弹体总打击力。 若射流中磨料流体与弹体接触断面为磨料颗粒 投影面积 πＲ２ １，由于单位面积颗粒磨料作用于弹体 的力为 ρｓｕ２，因而得到单个磨料颗粒对被切割弹体 的作用力 Ｆｉ＝ πＲ２ １ρｓｕ ２。 ２ 式中ｕ 为射流撞击弹体时的速度，ｍ/ ｓ；ρｓ为磨料颗 粒密度，ｋｇ/ ｍ３； 前混合磨料水射流采用圆锥形喷嘴，其直径为 Ｄ。 射流是水与磨料颗粒的混合物，属于固液两相 自由紊动射流，由于速度很高，可近似认为轴向射流 速度即为射流的初速度 ｕ０。 当靶距 ｘ ６. ２ ｍｍ 时， ｕ ＝６. ２ｕ０Ｄ/ ｘ；当 ｘ ６. ２ ｍｍ 时，ｕ ＝ ｕ０。 根据经验 公式，射流初速度 ｕ０可表示为 ｕ０＝４４. 77 ｐ。３ 式中 ｐ 为出口压力，ＭＰａ。 根据经验公式，射流的密度 ρ０可表示为 ρ０＝ １ － αｓρｗ＋ αｓρｓ。４ 式中ρ０为混合流体的密度，ｋｇ/ ｍ３；αｓ为磨料的质 量分数，％；ρｗ为水的密度，ｋｇ/ ｍ３。 整理得到磨料颗粒与弹体相接触时的最大接触 剪切应力 τｍａｘ＝０. ３１ ２３０. ４Ｒ１＋ Ｒ２２ρ０ｕ２ ０Ｄ ２ π２ｋ１＋ ｋ２２Ｒ２ ２ｘ ２[] １ ３ 。５ 固定试验时的磨料水射流参数喷嘴直径为 １ ｍｍ，靶距 ｘ 为１０ ｍｍ，磨料质量分数为５０％，弹体与 磨料材质的相关参数见表 １。 当选取智能水刀排爆 机器人的最低出口压力为２５ ＭＰａ 时，应用以上参数 计算得出 τｍａｘ＝ １. ２２ ＧＰａ。 该数值远远超过了弹体 的接触剪切强度 １５０ ＭＰａ[４]。 可以认为，磨料水射 流对弹体能够实施有效切割。 由于两者级数相差较 大，且弹体壁厚仅为 ２ ３ ｍｍ，切割过程将非常迅 速，且射流的动能损失很少， 一般认为不超 过 ４４ 爆 破 器 材 第 ４7 卷第 １ 期 ５％ [５]。 表 １ 弹体与磨料的相关技术参数 Ｔａｂ. １ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ ｂｏｄｙ ａｎｄ ａｂｒａｓｉｖｅ 名 称材质 密度/ ｋｇｍ －３ 直径/ ｍｍ 弹性模 量/ ＧＰａ 泊松 比 防暴弹体 防锈铝２. ８ １０３３7. ０００7００. ３０ 磨料颗粒 石榴石４. ６ １０３０. １7８３１００. ２６ ２ 安全性分析 在磨料颗粒冲击作用下，弹体在短时间内将被 切开，此时磨料水射流将直接与防暴弹内部的装药 接触，通过冲蚀粉碎以达到销毁的目的。 防暴弹装 药中含能组分为氯酸钾，其余为功能剂，采取压装结 构。 由于选用的氯酸钾粒度较小１００ 目左右，其 爆炸威力高于一般单质装药，且具有一定的机械感 度[６]。 因此，还需对装药的切割过程进行安全性分 析。 射流到达装药表面后会产生短暂的水锤压力， 随后转化为滞止压力，射流出口压力的合理选择是 保证装药发生破碎和过程安全性的首要条件。 因 此，过程安全性可以分为两个阶段，分别是以水锤压 力为危险源的冲击转爆轰ＳＤＴ过程和以滞止压力 为危险源的持续脉冲起爆ＬＡＬＤＳ过程[7]。 基于 装药的临界起爆判据 ｐ２ ｔτ ＝ Ｋ，以临界起爆压力衡 量水锤压力在 ＳＤＴ 过程中的安全性，并通过撞击感 度相关数据加以验证。 结合装药热感度，主要是 ５ ｓ 临界爆发点温度，用于评判 ＬＡＬＤＳ 过程中滞止压力 作用下红外热感应试验方法确定的升温范围是否处 于危险阈值。 ２. １ ＳＤＴ 过程的安全性分析 磨料水射流作为冲击源时，由于刚性特征明显， 属于强冲击载荷范围，符合对冲击载荷的动态响应 理论。 当水射流的头部刚刚接触到装药表面时，一 旦射流速度达到某一临界值，装药的表面状态参数 会发生突变，并形成应力波以加速破坏，该应力波的 作用可产生通常意义上的水锤压力。 该过程被称为 动态加载过程，即 ＳＤＴ 过程。 水锤压力的危险程度 通常用撞击感度来衡量。 撞击感度指在机械撞击作 用下，装药发生燃烧或爆炸的难易程度，可用落锤法 测定[7]。 水锤压力对装药的影响，其总打击力包括 磨料颗粒及水两部分的打击力之和。 磨料颗粒的打 击力由式２可以求出；水流的打击力可根据前苏 联狄克霍米诺夫、巴巴宁经验公式[８]，对试验数据 进行数学分析得出 Ｆｆ＝１２０ ｐ １００ １. １５ｄ１. 7５。 ６ 式中Ｆｆ为水射流对装药的表面打击，ＭＰａ；ｐ 为出 口压力，ＭＰａ；ｄ 为喷嘴直径，ｍｍ。 因此，水锤压力 Ｆ 可表示为 Ｆ ＝ Ｆｉ＋ Ｆｆ。7 在 １. ２ 节的水力参数条件下，可计算得出射流 对装药表面打击的最大压力为 ２６２. ４ ＭＰａ。 接下来 对氯酸钾落锤试验时受到的打击力进行计算，并将 两者进行对比。 氯酸钾在落锤质量为 ２ ｋｇ、落高为 ６４ ｃｍ、落锤与之接触面小于１０ ｍｍ、接触时间为１００ μｓ 时的撞击感度为 ５０％ [９]。 根据动能定理，可得 ｖ ＝２ｇｈ。８ 式中ｇ 为重力加速度，ｍ/ ｓ２；ｈ 为落高，ｃｍ；ｖ 为落锤 与装药撞击时的速度，ｍ/ ｓ。 根据动量定理 Ｆｔ ＝ ｍｖ。９ 式中Ｆ 为落锤与装药的撞击力，Ｎ；ｔ 为落锤与装药 的碰撞时间，ｓ；ｍ 为落锤的质量，ｋｇ；ｖ 为落锤与装药 撞击时的速度 ，ｍ/ ｓ。 联立式８、式９得 Ｆ ＝ ｍ２ｇｈ ｔ 。１０ 计算出落锤对装药的冲击压力为 7１５. ２ ＭＰａ 时，氯酸钾发生燃烧、爆炸的概率为 ５０％。 通过以 上数据的比较，可知射流对装药的冲击压力２６２. ４ ＭＰａ远远小于落锤试验中落锤对装药的冲击压力 7１５. ２ ＭＰａ，可以间接证明水射流切割装药的安 全性。 同时由于水本身的冷却作用，更加保障了安 全性。 ２. ２ ＬＡＬＤＳ 过程的安全性分析 水锤压力作用于装药表面的持续时间仅为微秒 级，然后会迅速衰减并基本稳定为滞止压力，随着冲 击作用的持续， 便形成了准静态加载过程， 即 ＬＡＬＤＳ 过程。 与其相对应的冲击起爆转换为长持 续脉冲时间压力起爆，ＬＡＬＤＳ 过程中滞止压力作用 下的升温范围的危险阈值需要借助热感度来衡量。 热感度指火炸药在热作用下发生燃烧或爆炸的难易 程度，热起爆理论认为火炸药发生热爆炸有一个临 界温度，一旦超过，系统产生的热量就急剧增加，从 而发生爆炸，通常可用 ５ ｓ 爆发点来表示[１０]。 在长 时间压力作用下，含有磨料颗粒的射流与药柱接触 面会形成较大的持续压力，伴有热量产生、热点形成 ５４２０１８ 年 ２ 月 磨料水射流切割防暴弹的试验研究 蒋大勇，等 和升温变化，如果达到装药的爆发点，在理论上会引 起热爆炸。 换而言之，通过对防暴弹中的装药进行 全程切割测温试验，与 ５ ｓ 爆发点进行比较，可以判 断在该过程下的安全性。 试验仪器ＴｈｅｒｍａＣＡＭ Ｓ６５ 型红外热成像仪 测温范围 － １０ ５５ ℃。 试验条件测温距离 ２ ｍ；环境温度 ２２. ３ ℃。 试验方法当射流平稳运行 ５ ｍｉｎ 后，用红外热成像仪记录１ ｍｉｎ 内被切割装药区 域ＬＩ０１和水射流区域ＬＩ０２的升温变化图 １。 图 １ 切割过程中的红外热图 Ｆｉｇ. １ ＩＲ ｔｈｅｒｍｏ ｇｒａｍ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ 由图 １ 可知，水射流对药柱的冲击温度在前 ３０ ｓ 内随时间的延长而升高，随后呈下降趋势。 这是 由于磨料水射流冲击药柱主要是通过磨料颗粒的冲 击动压进行冲蚀破碎作用，过程中存在热量聚集现 象。 但随着时间的延长，药柱被破坏，热量被大量的 冷态水包围并随之被迅速带走，因此，不能形成持续 的热点。 由表 ２ 可知，磨料水射流对药柱的冲击温 度最高为３８. １ ℃，远小于氯酸钾的爆发点４６7 ℃５ ｓ，因此在 ＬＡＬＤＳ 过程中不会引发热起爆。 表 ２ 红外热图解析 Ｔａｂ. ２ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ＩＲ ｔｈｅｒｍｏｇｒａｍ 标 签温度/ ℃ 红外热图 最大值 最小值 ３８. １ ２４. 7 ＬＩ０１ 最大值 最小值 差 值 ３５. ０ ２５. ３ ９. 7 ＬＩ０２ 最大值 最小值 差 值 ３８. ３ ２５. ３ １３. ０ ３ 切割验证试验 ３. １ 试验过程 在切割机理和切割安全性的研究分析基础上， 利用前混合磨料水射流对 ４ 种型号的防暴弹分别进 行切割试验。 试验条件中的水力参数出口压力 ２５ ＭＰａ，喷 嘴直径 １ ｍｍ，靶距８ １０ｍｍ，横移速度２０ ４０ ｍｍ/ ｍｉｎ；磨料参数粒度为 ８０ 目，质量分数为 ５０％，前 混合添加方式。 试验对象选用 ４ 种防暴弹，分别为手投催泪 或发烟弹和枪射催泪或发烟弹，弹体材质均为 防锈铝，数量分别为 ４０ 枚。 除去外包装后依次放置 于切割卡槽内，放置时互相贴紧防止晃动。 试验人 员在室外通过远程操作控制，并观察防暴弹的弹体 和药柱是否完全分离，过程中是否出现燃烧、爆炸现 象，试验如图 ２、图 ３ 所示。 图 ２ 防暴弹切割实例 Ｆｉｇ. ２ Ｃｕｔｔｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ａｎｔｉ-ｒｉｏｔ ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｓ 图 ３ 防暴弹切割效果 Ｆｉｇ. ３ Ｃｕｔｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｆｏｒ ａｎｔｉ-ｒｉｏｔ ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｓ ３. ２ 结果与分析 对 ４ 种防暴弹进行了分组切割试验，每组的切 割数量均为 ４０ 枚，平均每枚切割用时 ８ ｓ，切口平整 光滑，过程中无一发火，结果见表 ３。 根据可靠性理论中二项分布的单置信下限估计 法，结合表 ３ 结果，实际未发生燃烧、爆炸情况下的 概率，即对应可靠度下限 Ｒ 的置信度 ｃ 为[１１] ｃ ＝１ － Ｒｎ。１１ 即可靠度下限值为 Ｒ ＝ １ － ｃ １ ｎ。 １２ 式中ｎ 为没有发生燃烧、爆炸的试验次数。 ６４ 爆 破 器 材 第 ４7 卷第 １ 期 表 ３ ４ 种防暴弹的切割结果 Ｔａｂ. ３ Ｃｕｔｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ａｎｔｉ-ｒｉｏｔ ａｍｍｕｎｉｔｉｏｎｓ 种 类尺寸/ ｍｍ ｍｍ装药配比装药量/ ｇ试验枚数发火枚数 ＸＸ-枪射催泪弹 ＸＸ-枪射发烟弹 ∅３８ １４０ 氯酸钾 ＋ ＣＳ ＋ 其他功能助剂 氯酸钾 ＋ 染料 ＋ 其他功能助剂 ８２ ４ ４０ ４０ ０ ０ ＸＸ-手投催泪弹 ＸＸ-手投发烟弹 ∅３7 １２６ 氯酸钾 ＋ ＣＳ ＋ 其他功能助剂 氯酸钾 ＋ 染料 ＋ 其他功能助剂 ８２ ４ ４０ ４０ ０ ０ 选取 ｃ ＝０. ９，已知 ｎ ＝１６０，则 Ｒ ＝０. ９８５ 7。 据 此可知，在上述射流参数范围值内，水射流切割装药 的安全不燃烧、爆炸的可靠度为在 ９０％ 的置信水 平下，安全可靠度不低于 ９８. ５7％。 ４ 结论 １磨料水射流在最低出口压力 ２５ ＭＰａ 时，磨 料颗粒与弹体接触产生的接触剪切应力超过弹体的 接触剪切强度，可以实施有效作业。 ２磨料水射流直接作用于装药时，从装药感度 的角度考虑，分别对以水锤压力为危险源的 ＳＤＴ 过 程和以滞止压力为危险源的 ＬＡＬＤＳ 过程的安全性 进行了分析。 以临界起爆压力衡量水锤压力在 ＳＤＴ 过程中的安全性，并通过撞击感度相关数据加以验 证。 结合热感度评判 ＬＡＬＤＳ 过程中滞止压力作用 下红外热感应试验方法确定的升温范围。 两者均证 明磨料水射流切割装药的过程是安全的。 ３在理论分析的基础上，完成了对 ４ 种型号共 计 １６０ 枚防暴弹的切割试验，并取得了预期的效果 在 ９０％的置信水平下，安全可靠度不低于 ９８. ５7％。 试验表明，前混合磨料水射流切割技术是一种安全、 可靠的防暴弹处废方法。 参 考 文 献 [１] 郭涛，齐世福，王树民，等. 大批量废旧弹药爆破销毁 技术的应用[Ｊ]. 工程爆破，２０１１，１7２８９-９１. 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