聚能引爆器侵彻防爆弹的试验研究

聚能引爆器侵彻防爆弹的试验研究

0爆破质量方面的难点过去，这种方法存在很多缺点：1）勤奋接触渠道多，准备时间长，工作强度高。2）由于tn剂量的增加，额外爆炸的影响增加，安全保护面临重大困难。3）炸药包的质量没有达到标准标准，炸药量和包装密度不同，体积和形状也不同。4）对于埋在土壤中、不同姿势、不能移动或振动的未爆炸，爆炸井和爆炸包的配置很难。5）爆炸通常集中在丸底和圆柱形的末端，这很难防止爆炸。因此,为更好的适应部队训练保障要求,积极探索危险弹药就地炸毁新技术,迫切需要研制一种结构精巧、性能可靠、成本低廉、使用简便的新型危险弹药销毁器材。1引爆器的结构利用炸药装药一端的空穴以提高局部破坏作用的效应,称为聚能效应。由于聚能效应能量集中、能量密度高、方向性强,其压垮药型罩形成的金属射流具有高速度、高温度、高能量密度等特性,因此,可以利用其特性销毁危险弹药。聚能引爆器外观是一个筒状圆柱结构,依据轴对称射流形成原理设计而成,主要由炸药、药型罩、外壳和雷管定位压帽等组成,一端开口,用于射流形成与侵彻;另一端为活动定位压帽,用于固定雷管。利用聚能引爆器销毁危险弹药时,聚能效应形成的金属射流穿透弹体,剩余的射流继续侵彻引爆弹丸装药,从而消除弹药固有危险性。2聚能引爆器的优点以前人对聚能装药理论及其应用研究为基础,结合危险弹药销毁需求,确定聚能引爆器设计原则:1)少药量、高能量。选择适量的高能炸药作为聚能穿透弹体、侵彻引爆弹丸装药的能源,使聚能引爆器总体质量减轻、体积减小,降低爆炸附加破坏威力。2)小炸高、非接触。设计的聚能装药炸高保证聚能引爆器在不接触目标弹丸的情况下,仍然具有足够的侵彻引爆弹丸装药能力,有效满足侵彻销毁弹药需要。3)薄壳体、无破片。设计的外壳既要能够改善爆轰波波形,提高金属射流侵彻能力,又不产生杀伤性破片,减少爆炸残留隐患。4)易加工、低成本。符合加工工艺要求,成本低廉,性价比高,易于批量生产和推广应用。2.1不同网络爆速范围,见表1射流形成与侵彻理论认为,聚能射流的侵彻威力随爆轰压力的增加而增加。根据爆炸理论,炸药爆轰压力为:ΡCJ=14ρ0D2PCJ=14ρ0D2(1)式中:PCJ为炸药的爆轰压力;ρ0为炸药的装药密度;D为炸药的爆速。由式(1)可以看出,炸药的密度和爆速对爆轰压力有影响,而且炸药爆速影响更大。因此,为提高聚能引爆器威力,选择某高能炸药作为聚能装药,该炸药爆速较高,猛度较大,如图1所示。2.2药物防护2.2.1射流的侵彻深度由流体动力学射流侵彻理论可知:Ρ=L√ρj/ρtP=Lρj/ρt−−−−√(2)式中:P为射流侵彻深度;L为射流长度;ρj和ρt分别为射流和靶板的密度。式(2)表明射流的侵彻深度仅仅与射流的长度、射流和靶板的密度之比有关,并与靶板密度平方根成反比。大量的试验结果表明:紫铜药型罩的侵彻效果最好。考虑材料成本、加工性能以及材料的侵彻性能等因素,一般选择紫铜作为药型罩材料。2.2.2药型罩的尺寸对侵彻效果的影响前人关于药型罩形状的试验表明:喇叭形药型罩所形成的射流速度最高,圆锥形次之,而半球形最差。由式(2)可知:侵彻深度与射流有效长度成正比,而初始长度取决于药型罩的母线长度。对于锥形和喇叭形药型罩,在罩底尺寸相同的情况下,喇叭形药型罩的母线长度较长,因此其侵彻效果较好。虽然喇叭形药型罩具有母线长、炸药装量大和变锥角等优点,但其工艺性能不好,加工要求精度高,不易保证加工质量。因此,一般采用圆锥形药型罩。2.2.3药型罩压生速度分析根据定常流体力学理论,射流速度和质量分别为:Vj=V0{cos[(β-α)/2]sinβ+cos[(β-α)/2]tanβ+sin(β-α2)}(3)Vj=V0{cos[(β−α)/2]sinβ+cos[(β−α)/2]tanβ+sin(β−α2)}(3)mj=12m(1-cosβ)mj=12m(1−cosβ)(4)式中:α为半锥角;β为压合角;V0为药型罩压垮速度。为分析方便,假设炸药瞬时爆轰,罩壁面同时向轴向压合。此时有α=β,因此有:Vj=V0cotα2Vj=V0cotα2(5)mj=m⋅sin2(α2)(6)由式(5)、式(6)可以看出,随α增加,Vj减少,但mj增加。对药型罩锥角的研究表明:其锥角在35°～60°之间选取为好。2.2.4射流性能及侵彻能力提高聚能装药研究表明:当爆轰压力冲量足够大时,壁厚增加使形成射流的金属增多,从而提高了射流性能和侵彻能力。壁厚也不能太大,否则爆炸使药型罩形成破片,影响射流的正常形成。为改善射流性能,提高侵彻效果,在战斗部设计中通常采用变壁厚药型罩。在爆破器材设计中,为改善加工工艺,减少制造成本,药型罩一般采用等壁厚设计。聚能引爆器采用的药型罩如图2所示。2.3降低试验深度炸高一方面保证射流拉伸,增大侵彻深度,另一方面使射流产生径向分散和摆动,延伸到一定深度后出现断裂,从而使侵彻深度降低。因此在设计聚能引爆器时必须确定最佳炸高(最有利炸高)。不同于战斗部中聚能装药以增大侵彻深度为目标的最佳炸高设计,聚能引爆器形成的射流要求射流具有一定的侵彻速度和直径,从而引爆弹丸装药,因此,考虑聚能引爆器结构紧凑性和勤务处理方便性,在能够满足可靠引爆弹丸装药的前提下,应当尽量降低炸高,将装置设计得精致小巧。2.4导致壳内缺乏能量壳体在爆轰波形成初始阶段通过改变波形影响侵彻效果。一方面,有壳聚能装药可以减弱稀疏波的作用,有利于提高装药能量利用,壳体越厚,装药能量利用率越高;另一方面,由于壳体的存在会引起爆轰波在壳体壁面上发生反射,从而使靠近壳体壁面的爆轰能量得到加强,造成罩顶各部分受载情况不均匀,破坏了药型罩的正常压垮顺序,使最终形成的射流不集中、不稳定,导致侵彻深度下降。综合考虑储存、运输和使用方便,同时为减少破片产生,设计的聚能引爆器外壳采用聚乙烯材料。3聚能引爆器具有侵彻爆破要求时代为检验聚能引爆器侵彻引爆销毁危险弹药的能力,选取5种典型弹药进行实弹销毁试验。这些弹药弹丸装药、弹体材料、弹丸壁厚各不相同,几乎涵盖了当前报废通用弹药所有类型。实弹销毁试验表明:聚能引爆器能够侵彻引爆销毁所选弹药。A、B、C、E型四种弹药装药完全引爆,弹体撕裂形成破片,如图3所示;大口径厚壁D型弹药壳体被击穿,弹体头部开裂,装药完全引爆,弹药固有危险性消除,如图4所示,试验结果如表1所示。4爆器的作用综合聚能