在外部接触爆破中起爆点位置的影响.pdf

2 0 0 8 年6 月在外部接触爆破中起爆点位置的影响付庆海3 1 在外部接触爆破中起爆点位置的影晌 。 付庆海 中国人民解放军空军场务技术试验中心 山东济宁，2 7 2 0 0 0 【摘要] 文章着重分析装药在目标外部接触爆破时，不同的起爆点位置产生的爆炸压力情况。起爆点位置决定 了爆轰波在装药中的传播方向，从而影响爆炸荷载和爆破效果。外部接触爆破中，装药的最优起爆位置是在装药 同目标接触面的对面中央。 [ 关键词] 装药 接触爆破 起爆点 [ 分类号] 仰1 2 3 5 ．2 1 1 引言 通常情况下，工程爆破中的装药是由雷管起爆 的。由于雷管内的高级炸药数量很少、体积很小， 所以雷管对装药的起爆属于点引爆。雷管所在位 置称为起爆点。起爆点通常是一个，但当装药长度 很大时，也可以安置多个起爆点，或沿装药全长敷 设导爆索起爆 相当于无穷多个起爆点 。在外部 接触爆破中，本文将起爆点按所处位置分为三类 1 正向起爆，起爆点位于装药的上方中央，见图 1 ； 2 侧向起爆，起爆点位于装药的侧面中央，见 图2 ； 3 斜向起爆，起爆点位于装药的上方边缘， 见图3 。 2 起爆点位置对爆轰波传播方向的影响 点引爆形成的爆轰波波阵面在装药中以球面 扩展，其传播方向总是垂直于波阵面。 爆轰波在无限大的装药中传播时，随着波的扩 展，波阵面的曲率半径逐渐增大；离起爆点越远，波 阵面上的局部越接近平面。由一端起爆的圆柱形 装药，除边缘部位因受侧向稀疏波的影响而使波阵 面明显变化外，就整个爆轰波阵面来说仍然是球面 波，其曲率半径只在最初随传播距离的增大而增大， 而在装药距传播距离超过某一极限值后，曲率半径 B l 图1 正向起爆 图2 侧向起爆 图3 斜向起爆 就接近一个恒定的值。所以，不论是无限大的装药 还是有限尺寸的装药，爆轰波在其中的传播方向都 是垂直波阵面的。爆轰波的传播方向是由起爆点 的位置决定的。将同样的装药设置在相同的目标 上，分别从三个不同的位置起爆，爆轰波传播方向 各不相同。 2 ．1 正向起爆爆轰波分析 如图l 所示，起爆点的位置在A ，，爆轰波在装 药中以球面波沿箭头指示的方向朝着目标传播。 在装药的底面中央曰。，波的传播方向垂直目标表 面；而在底面上的其余各点，波的传播方向皆与目 标的法线倾斜不同的角度。由于倾斜角度不大，在 近似分析中可将其忽略，把爆轰波以球面波传播简 万方数据 3 2 ’ 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 7 卷第3 期 化为以平面波传播 如图中的鸩Ⅳl 那样 。在这 种情况下，爆轰波的传播方向完全垂直于目标，称 为垂直入射。 2 ．2 侧向起爆爆轰波分析 如图2 所示，起爆点的位置在A ，爆轰波在装 药中沿箭头方向大致平行目标向左传播。在装药 与目标接触的部位，爆轰波的传播方向与目标表面 倾斜的角度不大。当忽略了倾斜角度后，爆轰波以 球面波传播简化为以平面波传播 如图中的坞Ⅳ2 那样 。在这种情况下，爆轰波的传播方向完全平 行目标表面，称为切向入射。 2 ．3 斜向起爆爆轰波分析 如图3 所示，起爆点的位置在A ，，爆轰波向斜 下方传播。它既不是垂直入射，也不是切向入射， 而是介于这两种情况之间。如将球面波传播简化 为平面波传播，则爆轰波阵面与目标表面倾斜一定 的角度 口 。 3 爆轰波的传播方向对爆炸荷载的影响 起爆点的位置不同，爆轰波的传播方向也不相 同，这样，使爆轰波与目标表面的相互作用出现了 明显的差异uJ 。 3 ．1 垂直入射的爆轰波与目标的相互作用 假设装药与目标 金属 的宽度是半无限的， 这样就不必考虑横向膨胀的问题。 如图4 所示，当爆轰波垂直入射、波阵面到达 金属表面时，便在金属中形成了向内部传播的冲击 波。金属表面M N 沿爆轰波阵面运动方向平行移 动，经过很短时间后的位移为△。同时，在M N 与 冲击波阵面朋之间出现了随时间增加而扩大的 受压区。冲击波的传播速度和金属质点的运动速 度都随受压区中压力的增加而增大；而受压区中的 压力又取决于爆轰产物的压力和爆炸产物与金属 之间的相互作用。表I 列出了几种炸药与不同金 属接触爆炸时，在接触面上的压力P 和质点的运动 速度口。从表中可以看出，在爆轰波垂直入射时， 装药与金属接触面上的压力可达2 ．4 1 0 4 ．6 ．3 1 0 4 M P a ；金属表面质点的速度约为4 8 0 1 5 0 0 m ／s 。这说明炸药爆炸对金属表面的作用，在猛烈 1 一装药与金属的分界面；2 一受压区；3 一冲击波波阵面 图4 垂直入射的爆轰波与金属表面的相互作用 程度上与高速弹丸的冲击作用几乎是等效的雎】。 3 ．2 切向入射的爆轰波与目标的相互作用 当爆轰波切向入射时，其传播方向与金属表面 平行 图5 。在金属中形成的冲击波波阵面与金 属表面之间的角度为3 0 0 一4 0 。，波阵面之后是受 压区。在这种情况下，装药与金属接触面上的压力 比垂直入射时小得多。 l 一未爆炸的炸药；2 一金属；3 一冲击波波阵面；4 一受压区； 5 一爆炸生成物；6 一爆轰波波阵面 图5 切向人射的爆轰波与金属表面的相互作用 为了比较垂直入射和切向入射的爆轰波波阵 面对目标所造成的压力，用B 炸药进行了一系列 试验，其数据列入表2 中。 表1 几种炸药同金属接触面上的压力P 和质点速度口 材料 R D X R D X ／T N T 7 7 ／2 3 6 4 ／3 6 B 型混合炸药1 N T 压力速度p ／M P a v ／ m 8 。1 ∥M P a∥ r n B _ 1 p ／M P a∥ m ．B 一1 p ／M P a ∥ m ．8 ‘1 金 6 3 2 7 0 7 3 1 ．55 9 0 5 27 0 1 ．0 5 5 5 3 76 7 0 ．63 6 5 5 6 4 4 8 ．0 铜 5 5 5 3 71 0 9 7 ．3 5 2 0 2 21 0 3 6 ．34 9 2 1 0 1 0 0 5 ．83 3 0 4 17 0 1 ．0 铁 5 4 1 3 111 5 8 ．2 5 0 6 1 61 0 9 7 ．34 7 8 0 4 1 0 6 6 ．83 1 6 3 57 9 3 ．0 鲳4 0 7 7 4 1 8 2 8 ．83 8 6 6 5 1 7 6 7 ．83 6 5 5 61 6 7 6 ．42 4 6 0 5 1 2 5 0 ．0 万方数据 2 0 0 8 年6 月在外部接触爆破中起爆点位置的影响付庆海 3 3 表2 爆轰波波阵面所遣成的压力比较 M P a 表中的数据表明爆轰波对金属切向入射所造 成的压力大约为垂直入射时的一半。 3 ．3 倾斜入射的爆轰波与目标的相互作用 当爆轰波倾斜入射时，与目标的相互作用介于 垂直入射和切向入射之间。在这种情况下，爆轰波 在目标表面所造成的压力 p 随着爆轰波阵面与 目标表面之间的角度 口 发生变化。图6 是B 炸 药的爆轰波对铝所造成的压力P 与卢之间的关系 曲线。从图中可知卢一0 ，爆轰波接近垂直入射，在 金属表面上所造成的压力最高；随着卢的增大，爆 轰波变为倾斜入射，压力降低l 当p 9 0 0 时，爆轰 波为切向入射，金属表面上的压力最小[ 3 】。 4 结论 上述讨论说明变换起爆点的位置，爆轰波的 传播方向发生改变，在目标表面所造成的压力也随 之发生变化。 爆破是利用装药的爆炸作用破坏目标的。爆 炸作用的强弱表现为对目标造成的压力的大小。 压力越大，目标越容易破坏。因此，确定爆点的最 图6 倾斜入射的爆轰波在铝表面造成的 压力P 与口的关系 优位置，应以对目标造成最大的压力为准则。欲对 目标造成最大的压力，就必须使爆轰波垂直入射。 因此，可得出以下结论在接触爆破中，装药的 最优起爆位置是在装药同目标接触面的对面中央， 如图l 。 参考文献 [ 1 ] 刘殿中．工程爆破实用手册【M ] ．北京冶金工业出 版社。1 9 9 9 ．2 3 3 6 ． 【2 ] 黄绍钧．工程爆破设计[ M ] ．北京兵器工业出版社， 1 9 9 6 ．1 4 2 1 ． [ 3 ] 杨军，陈鹏万，胡刚．现代爆破技术[ M ] ．北京北京 理工大学出版社，2 0 0 4 ．1 3 1 9 ． T h eI i l n u e l l c eo fP o s i t i o no ft h eI n i t i a t i o nP o i n ti nE x t e r i o rC o n t a c tB l a s t i n gP r o c e s s F uQ i n g h a i A i rf o r c ea i r f i e l de n s u r et e c h n i c a lh u b0 fp r o v i n s0 fT h eC h i 聃∞P e o p l e L i b e r a t i o nA r m y S h a n d o n gJ i ’n i n ，2 7 2 0 0 0 [ A B S T R A C T ] T h ea r t i c l ef o c u s e do na n a l y z i n gt h ee x p l o s i o np r e s s u r ea tt h ed i f f e r e n tp o s i t i o no fi n i t i a t i o np o i n tw h e nt h e c h a l l 弘b l a s t e do nt h ee x t e r i o ro ft a r g e tu n d e r c o n t a c td e m o l i t i o n ．T h ep o s i t i o n0 ft h ei n i t i a t i o np o i n td e t e r m i n e st h ep r o p a g a - t i o nd i t t o s0 fd e t o n a t i n gw a v ei nc I l 8 r g e ，a n dt h e r e f o r ei n f l u e n c e st h ed e t o n a t i o nl o a da n db l ∞d n ge 珏e c t ．I ne x t e r n a lc o n - t a c tb l a B 衄，t h eb e s td e t o n a t i o np o s i t i o n0 fc h a r g ei st h eo p p o s i t ec e n t r a lo ft h ec o n t a c t8 幽0 ft h ec l 埘 s ea n dm r g e t ． [ K E YW O R D S ] c h a r g e ，c o n t a c tb 1 8 8 t i I I g ，i n i t i a t i o np o i n t 1 1 4 “ J i [ I ． , t 1 1 1 4 , t 1 1 1 4 N I t b * , l l l l 4 1 “ l l l l 4 q l i l , 4 1 , t Ir l , 南京理工大学成为民爆制备工艺技术研究的技术依托单位 2 0 0 8 年5 月5 日，国防科技工业先进技术研究应用中心在南京举行揭牌仪式。国家国防科技工业局有关部门负责人、 南京理工大学王晓峰校长、宣益民副校长及江苏省经贸委、江苏省科技厅、南京市经贸委等领导舳余人出席会议。南京理 工大学作为国防科技工业民爆制备工艺技术研究应用中心的技术依托单位被大会授牌。国防科技工业民爆制备工艺技术 研究应用中心由技术依托单位、应用依托单位和成员单位组成。南京理工大学作为应用中心技术依托单位，国营3 7 5 厂作 为应用依托单位，兵器工业集团2 0 4 所、北京理工大学、中北大学、国营8 0 5 厂、4 7 4 厂、2 4 5 厂、8 4 5 厂、2 5 5 厂等8 家单位为 成员单位。当天下午，国防科技工业民爆制备工艺技术研究应用中心组成单位召开了第一次工作会议。 本刊 _ 山暑，d 万方数据