聚能装药爆炸噪声控制装置试验研究.pdf

2 0 1 0 年2 月聚能装药爆炸噪声控制装置试验研究秦军等 聚能装药爆炸噪声控制装置试验研究’ 秦军徐全军钟明寿李兴华 解放军理工大学工程兵工程学院 江苏南京，2 1 0 0 0 7 [ 摘要] 为了研究不同结构的噪声控制装置对聚能装药爆炸的噪声控制效果，设计两种爆炸噪声控制装置，对 两种装置进行试验研究。试验表明，封闭式噪声控制结构的噪声控制效果明显优于开孔式噪声控制结构，降噪量 平均值分别为2 2 ．6 ％、1 7 ．9 ％，而且两种装置均穿透了4 0 ．0 衄厚均质4 5 。钢靶板，对聚能装药的侵彻深度几乎没 有影响。 [ 关键词] 聚能装药爆炸噪声噪声控制降噪 [ 分类号] T G l 5 6 X 8 3 9 ．1 1 引言 近年来聚能装药技术取得了很大的发展，相关 研究有着现实的需求和应用背景。在军事上广泛应 用于破甲弹，民用方面主要用于石油井下打孔、聚能 切割构件等方面。正是由于聚能装药的广泛应用， 其爆炸产生的噪声控制也越来越引起人们的关注， 探索有效、经济的技术手段，控制聚能装药的危害效 应，降低爆炸噪声污染可以拓展聚能装药的应用空 间，具有重要的实用价值。 利用声级计测噪声技术，测得了同距离的两种 不同爆炸噪声控制装置的声级值，清楚地反应了不 同结构对噪声控制效果的影响，为深人研究聚能装 药爆炸噪声控制技术提供了有价值的参考信息。 2 试验装置简介 试验装置如图l 、图2 所示，本着方便机械加工 a a 开孔式噪声控制结构1 ； b 开孔式噪声控制结构2 噪声控制段 1 一外壳；2 一扩张室；3 一雷管；4 一隔爆层； 5 一装药；6 一小孔；7 一环向空腔 图l 开孔式噪声控制结构 剖视图 1 2 8 封闭式噪声控制结构1 ； b 封闭式噪声控制结构2 装药段 1 一外壳；2 一填充体；3 一隔爆层； 4 一限位套；5 一装药 图2 封闭式噪声控制结构 剖视图 的原则，将整个装置分为两段。依据主要功能分别命 名为装药段和噪声控制段。 2 ．1 装药段结构 装药段设计满足两个基本要求 1 足够的结 构强度； 2 一定的冲击波衰减能力。依据应力波 的传播特性，当应力波到达界面时，在第一种介质和 第二种介质中都会引起一个扰动，应力波分别向两 种介质中传播，产生反射波和透射波，多层结构设计 创造多个介质分界面，界面上的反射、介质中应力波 互相作用，削弱了透过壳体冲击波的强度。另外，多 孔材料 聚氨酯泡沫材料等 对冲击波有很好的衰 减效果【I 御。装药段从内到外依次为装药、4 5 ’钢衬 套、多孔材料层和4 5 。钢外壳。封闭式噪声控制结 收稿日期2 0 0 9 - 0 6 - 0 9 作者简介秦军 1 9 8 3 一 ，男．硬士研究生，主要从事地雷与爆破器材应用研究。E m a l l l u o y u w u 峨1 3 1 4 ．。t u d e n t 8 i n a ．锄 噪声控制段 装药段 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 9 卷第1 期 构减少了装药量，采用钝化黑索今做扩爆药，结构2 采用微秒雷管起爆。 2 ．2 噪声控制段结构N 1 开孔式噪声控制段采用两种结构 扩张室噪声控制结构见图l a ，当爆轰气体由 相对狭窄的装药段进人扩张室，爆轰气体膨胀，利用 沿管道声能传播的阻抗失配关系使输出声能降低， 同时爆轰气体在扩张室相互作用，消耗掉爆轰气体 中的能量。 小孔扩散噪声控制结构见图1 b ，在噪声控制 段侧壁上钻大量小孔，将爆轰气体喷注分为大量小 喷注，利用小孔喷注的频移作用，将喷注噪声的主要 成分移向超声频，并使小喷注汇合后形成大面积、低 喷速的喷注，这样噪声可以大为降低。 封闭式噪声控制段采用硬质聚氨酯和泡沫塑料 做填充材料，由于完全封闭，爆轰产物与空气被隔离 开，直接从源头上控制了爆炸噪声的声源，减少了爆 炸能量向空气中的传播H ．5 J 。 2 ．3 试验方案 试验主要考察两种不同聚能装药爆炸噪声控制 装置的噪声控制效果。试验用H S 5 6 6 0 A 型精密脉 冲声级计测量噪声强度，距试验装置5 m ；距试验装 置1 5 m 的位置上设置观察点，试验人员可直接感受 试验中爆炸声的响度。试验场地开阔平坦。 试验方案及试验装置的具体结构尺寸见表1 ， 试验部分零件的实物如图3 、图4 所示。 3 试验结果与分析 试验结果及试验现象 表2 分析如下 1 试验后对各类型噪声控制结构的噪声声压 级分别进行统计，声压级平均值为1 3 0 ．8d B ，对比 裸露装药的爆炸，其降噪量为2 0 ．2 ％，较好地达到 了噪声控制效果。另外，聚能装药爆炸噪声控制装 置侵彻效果良好，均穿透了4 0 ．0 m m 厚均质4 5 。钢 靶板，对聚能装药的侵彻深度几乎没有影响。 图3 开孔式噪声控制结构零件实物 图4 封闭式噪声控制结构零件实物 表2 试验现象与数据记录 2 分别对开孔式噪声控制结构 除去1 号装 置 和封闭式噪声控制结构 除去5 号装置 的噪声 声压级进行了统计，声压级平均值分别为1 3 4 ．7 d B 、 表1 试验方案及试验装置的结构参数 万方数据 2 0 1 0 年2 月聚能装药爆炸噪声控制装置试验研究秦军等 2 3 1 2 7 ．0d B ，降噪量平均值分别为1 7 ．9 ％、2 2 ．6 ％，可 见封闭式噪声控制结构的噪声控制效果明显优于开 孔式噪声控制结构。噪声控制效果最好的是6 号封 闭式噪声控制结构，声压级为1 2 2 d B ，降噪量为 2 5 ．6 ％；开孔式噪声控制结构噪声控制效果最好的 是3 号装置，声压级为1 3 2 d B ，但其降噪量仅为 1 9 ．5 ％。 3 试验中发现，不仅声级计测得的声压级开 孔式噪声控制结构高于封闭式噪声控制结构，而且 观察点处听到的声音开孔式噪声控制结构明显比封 闭式噪声控制结构尖锐，可见开孑L 式噪声控制装置 对高频段声的衰减效果比封闭式噪声控制装置差。 4 对于相同药量的聚能装药，开孔式噪声控 制装置和封闭式噪声控制装置基本到了足够的结构 强度，只是消声段顶部螺纹盖和装药段螺纹连接处 容易发生破坏 1 、5 、8 号装置，如图5 所示 。另外， 封闭式噪声控制装置在开孔式噪声控制装置的基础 上进行了适当改进，更易于加工、装配。 图51 、5 、8 号装置实验 4 结论 1 试验表明本文提出的聚能装药爆炸噪声控 制技术手段是可行的，也是有效的。对比两种噪声 控制结构，声级计测得的声压级降幅平均值分别为 2 2 ．6 ％和1 7 ．9 ％，封闭式噪声控制结构噪声控制效 果明显优于开孔式噪声控制结构，噪声控制效果平 均提高了4 ．7 ％。 2 试验中两种装置消声段顶部螺纹盖和装药 段螺纹连接处均有破坏现象发生，说明装置局部强 度还不够，还需增加应力集中部位的材料厚度，以保 证足够的结构强度。 3 聚能装药爆炸噪声控制技术处于探索阶 段，本文的成果尚不完善，噪声控制装置的结构需进 一步优化，新型噪声控制结构的研究、填充材料的选 取等工作将继续开展。 参考文献 [ 1 ] 董永香，黄晨光，段祝平．多层介质对应力波传播特性 影响分析[ J ] ．高压物理学报，2 0 0 5 ，1 9 1 5 9 6 5 ． [ 2 ] 王海福，冯顺山．爆炸载荷下聚氨酯泡沫材料中冲击 波压力特性[ J ] ．爆炸与冲击，1 9 9 9 ，1 9 1 7 8 8 3 ． [ 3 ] 马大猷，沈豪．声学手册[ M ] ．第2 版．北京科学出版 社。2 0 0 4 ． [ 4 ] 王永刚，胡时胜，王礼立．爆炸载荷下泡沫材料中冲击 波衰减特性的实验和数值模拟研究[ J ] ．爆炸与冲击， 2 0 0 3 ，2 3 6 5 1 6 5 2 2 ． [ 5 ] 徐全军，唐丙文，李裕春．聚氨酯泡沫材料的隔爆作用 [ J ] ．解放军理工大学学报 自然科学版 ，2 0 0 7 ，8 1 7 7 8 1 ． E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nE x p l o s i o nN o i s eC o n t r o lo fS h a p e dC h a r g e Q I NJ u n ，X UQ n a n j u n ，Z H O N GM i n g s h o u ，L Ix i n g h u 且 E n g i n e e r i n gI n s t i t u t eo fE n g i n e e rC o r p s ，P L AU n i v e r s i t yo fS c i e n c e ＆T e c h n o l o g y J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 0 7 [ A B S T a A C l ．] T w ok i n d so fn o i s ec o n t r o le q u i p m e n t sw e r od e s i g n e da n dc a r r i e dO U tt oi n v e s t i g a t et h en o i s ec o n t r o li m p a c to ft w od i f f e r e n tc o n f i g u r a t i o n s ．I ti sp r o v e dt h a tt h en o i s ec o n t r o li m p a c to ft h ec l o s e dn o i s ec o n t r o le q u i p m e n ti sb e t t e r t h a nt h a to ft h eo p e nn o i f l cc o n t r o le q u i p m e n t ．T h e i ra v e r a g eq u a n t ao fn o i s ee l i m i n a t i o nw e r e2 2 ．6 ％a n d1 7 ．9 ％r e s p e c - t i v e l y ，a n db o t ht h es h a p e dc h a r g ej e t 8p e n e t r a t et h r o u g h4 0 ．0m mt h i c k4 5 。s t e e li s o t r o p i ct a r g e t ． [ K E YW O R D S ] s h a p e dc h a r g e ，e x p l o s i o nn o i s e ，n o i s ec o n t r o l ，n o i s ee l i m i n a t i o n 2 0 1 0 年全国民爆器材行业工作会议胜利召开 2 0 0 9 年1 2 月9 日至l O 日。2 0 1 0 年全国民爆器材行业工作会议在云南省昆明市召开。工业和信息化部、发展和改革委、 公安部、安全监管总局等有关部门领导和同志，各省 区、市 民爆器材行业行政主管部门、民爆行业生产企业、原材料生产企 业、民爆专用设备生产企业及民爆科研院所、安全评价、质量认证等中介机构代表参加会议。 工业和信息化部党组副书记、副部长苗圩出席会议并做重要讲话。苗圩副部长传达了中央经济工作会议精神，要求民爆 行业坚决贯彻中央经济工作会议精神，坚决推进结构调整，加快企业经营方式转变；坚持技术进步，提高行业自动化、信息化 水平；加强行业管理，建立安全生产长效机制。工业和信息化部安全生产司司长吴风来做大会工作报告，总结了2 0 0 9 年工作， 部署了2 0 1 0 年各项工作任务。本次会议得到了云南省人民政府大力支持，云南省副省长和段琪出席会议并致辞。 本刊 万方数据