水中爆炸

摘要： 为了研究多个装药水中阵列爆炸冲击波的耦合作用和传播规律,利用水中爆炸试验,测量了整体装药、两装药和四装药水中阵列爆炸的冲击波-压力时间曲线,分析了装药数量、阵列距离对水中冲击波峰值压力、冲量和作用时间的影响以及阵列爆炸冲击波参数随距离的变化规律.结果表明,两点阵列爆炸,装药聚焦方向(对称中心线)的冲击波可形成叠加,比例距离2～6 m·kg-1/3的范围,冲击波压力强度增加了22.8％～55.4％,冲击波峰压的增益随着传播距离的增大逐渐增大,非对称方向的冲击波压力可形成延时耦合;四点阵列爆炸,装药聚焦方向的冲击波最高峰值压力都接近于整体装药,装药数量的增加可以提高冲击波的高压区域范围和冲量.阵列爆炸点和布局相同时,阵列距离的增加可提高冲量和冲击波作用时间,冲击波压力作用时间则随着装药数量和阵列距离的增大而增大.两点和四点爆炸,冲击波耦合叠加后的多个冲击波峰值压力、冲量都仍符合爆炸相似率,但冲击波压力作用时间则不符合爆炸相似率.

摘要： 锥形水中爆炸激波管是进行水中爆炸实验的一种装置,该装置能够通过较小装药量在相同距离处实现自由场水中较大装药量爆炸的冲击波峰值.为了获得柱形装药条件下锥形水中爆炸激波管内的冲击波特性,本文通过数值计算的方式,对不同圆锥角和不同柱形装药质量下锥形激波管内的冲击波传播过程进行了模拟,通过对不同工况下激波管内冲击波特性进行分析,发现其初始冲击波的衰减规律符合自由场水中的指数衰减形式,并拟合得到了与自由场水中爆炸相容的冲击波峰值、比冲量和能流密度经验公式;发现其二次脉动压力周期与炸药质量呈反常规的变化规律,并引入等效静水压深度解释了这一现象;发现其二次脉动压力幅值与初始冲击波幅值之比比自由场水中更大,而二次脉动压力的比冲量与初始冲击波冲量之比与自由场水中相当.

摘要： 采用Pentolite为炸药水中爆炸冲击波参数测试系统检定用标准物质,通过球形药制备工艺制备出该标准物质,对标准物质的均匀性采用方差分析方法进行了考核,根据先密后疏原则检验了标准物质的稳定性,并且开展定值、定值结果的不确定度分析以及在不同单位炸药水中爆炸冲击波参数测试系统上的试用.结果 表明该标准物质特性量值(冲击波参数)准确、可靠,均匀性和稳定性好,可以达到炸药水中爆炸冲击波参数量值传递,以及校准和检定炸药水中爆炸冲击波参数测试系统的要求.

摘要： 为了准确评估水中爆炸冲击波对靶体结构造成的毁伤程度,给出了冲击波毁伤威力参量的一般形式Wn/R(W为装药质量,R为爆距,n为待定系数),并在量纲分析推导Wn/R与结构毁伤的函数关系的基础上,提出了采用Wn/R作为水中爆炸冲击波毁伤准则与判据的通用形式.利用AUTODYN软件模拟了水中爆炸冲击波分别对圆板和圆筒靶体结构的作用,对比分析了以不同冲击波毁伤威力参量作为毁伤准则与判据的等毁伤曲线.结果表明,冲击波峰压、能流密度(冲击因子)、比冲量等威力参量均不能独立作为毁伤准则与判据;基于Wn/R提出的毁伤准则与判据在评估靶体结构的毁伤程度时误差更小,均方差仅为其他准则的8％～36％;所提出的Wn/R可视为一种峰压—比冲量联合形式的毁伤准则与判据,根据不同条件n的取值在0.333～Ni之间.所提出毁伤准则和判据用于评估水中爆炸冲击波对靶体结构的毁伤时具有良好的通用性和实用性.

摘要： 水下爆炸,又称水中爆炸,包括装药、炸弹、鱼水雷等在水中发生的化学爆炸和核武器在水中发生的水中核爆炸。由于常规水中兵器发展和水下防护技术发展的需要,人们对水下化学爆炸已有较为清晰的认识,一般认为包括装药的爆轰、冲击波的产生和传播、气泡的脉动和溃灭三个明显物理过程,其中后两个过程会受到自由表面、水底、侧壁、障碍物等流场边界的强烈影响,产生极其丰富而有趣的变化,反之也会对这些边界产生极其复杂的力学作用,这也引起了人们对水下爆炸问题研究的极大兴趣。

摘要： 冲击波(shock wave)是一种不连续峰在介质中的传播,这个峰导致介质的压强、温度、密度等物理性质跳跃式改变。冲击波医学是一种物理学和临床医学相结合的新兴治疗技术,上世纪80年代,冲击波、核磁共振、CT并称三大医学奇迹。关于冲击波应用于医学的起源有多种传闻,其中一个版本是,第一次世界大战期间,一枚炸弹在水中爆炸,致千米之外的士兵受伤死亡,这种现象引起了医学家的注意。

摘要： 在野外条件下开展了不同爆炸荷载条件下沉箱重力式码头模型毁伤效应实验,得到了沉箱重力式码头模型在1 kg TNT当量空中爆炸、水下爆炸以及结构内部爆炸后的毁伤模式,并针对不同毁伤模式给出了相应的抢修建议.实验结果表明:空中爆炸荷载下码头仅面板局部破坏形成爆坑;水下爆炸荷载下码头迎爆面及相近区域形成大量裂缝;结构内部爆炸荷载下码头仓格大变形破坏且中间面板被掀飞;从横向对比来看,在相同爆炸当量下空中爆炸荷载下码头毁伤程度最小,结构内部爆炸荷载下码头毁伤程度最大.

摘要： 研究了超高速同时分幅/扫描摄影技术在炸药水中爆炸冲击波传播中的应用效果,并采用自研的同时分幅/扫描超高速光电摄影系统对炸药水中爆炸过程进行拍摄.结果表明,该系统能够拍摄同一时基、同一空基且具有超高时空分辨的一维和二维图像,进而成功观察到Φ60 mm×66 mm TNT炸药在水中爆炸冲击波传播过程,获得该过程冲击波阵面平均传播速度及压力.这可为水中兵器战斗部的设计及毁伤效能评估提供参考.%In this paper we investigated underwater-explosion shock wave propagation using the ultrahigh-speed simultaneous framing and streak photography,a system newly developed by ourselves.The results show that this system is able to record simultaneously the same spatiotemporal 1D and 2D high-resolution images of underwater explosion shock wave propagation and observe the underwater explosion shock wave propagation process of TNT with a diameter of 66mm and a length of 60 mm,and that the average propagation speed and pressure of the shock wave interface can be obtained based on the experiment,thereby providing reference for efficiency evaluation in the design of underwater weapons.

摘要： In order to study the influence of traction velocity of cylindrical charge on the overpressure of shock wave,dynamic analysis software AUTODYN was used to simulate the dynamic explosion process of the cylinder charge in water,the influence of the traction velocity and the length-diameter ratio of the cylindrical charge on the shock wave overpressure field was obtained.It shows that under the influence of traction velocity,the difference of the blast wave overpressure of different length-diameter ratio on the different azimuth angleθis more obvious than the static explosion.When the traction velocity is 0 m/s,the axial pressure (azimuth angleθis 0°)caused by the explosion of the small diameter ratio is relatively high,the peak value of radial overpressure is lower,while the axial direction (azimuthθis 0°) of the charge with large diameter ratio is low,and the peak of radial overpressure is high.When the traction velocity increased from 0 m/s to 200 m/s,the maximum overpressure peaks of the axial and ra-dial axes are increased by 7.8% and 7% respectively compared with the static.%为研究柱形装药牵引运动速度对冲击波超压的影响规律,运用动力学分析软件 AUTODYN 对柱形装药水中动爆过程进行了数值模拟,获得了柱形装药牵引速度和长径比对冲击波超压场的影响规律.结果表明,在牵引速度的影响下,不同长径比药柱爆炸冲击波超压在不同方位角θ上的差异相对于静态爆炸更为明显;药柱牵引速度V=0m/s时,长径比小的药柱爆炸所产生的轴向(方位角θ=0°)冲击波超压峰值相对较高,径向超压峰值较低,而长径比大的药柱轴向(方位角θ=0°)超压峰值较低,径向超压峰值较高;当牵引速度V由0 m/s增加到200 m/s时,轴线正向和径向的最大超压峰值相对于静态分别提高了7.8%和7%.

摘要： 采用双灵敏度VISAR测量技术,激光波长为532nm,并以水介质本身作为窗口,测量了TNT炸药水中爆炸后近场不同位置处的水介质的粒子速度历史.将测量的粒子速度历史与数值模拟结果以及扫描结果进行了对比,研究表明,采用VISAR测量炸药水中爆炸水介质粒子速度的方法是可行的.该方法可以实现宽压力范围的粒子速度测试,可以成为研究炸药水中爆炸近场冲击波特性的技术手段.

摘要： 对于带壳装药水中爆炸的研究以往主要关注于壳体材料、厚度以及壳体与装药间的空隙等参数变化对水中爆炸威力的影响,其水中爆炸时对人员的杀伤能力研究未见报道.鉴于现役制式武器多见预制破片式杀伤,因此以预制破片式带壳装药为研究对象,结合人员杀伤阈值,采用理论和试验研究相结合的方式对其水中爆炸时对人员的杀伤能力进行了评估.研究结果表明,理论分析和试验结果具有很好的一致性.预制破片式带壳装药水中爆炸时,预制破片在0.5m以外无杀伤效果,对人员的杀伤主要表现为冲击波杀伤.单枚预制破片式带壳装药水中爆炸时冲击波的致死半径为1.2m,重伤半径为4m,伤害半径为7.8m,震慑半径为31m,31m以外为安全范围.

摘要： 本文基于线型聚能原理,结合水中爆炸技术特点,提出了一种新型定向切割装置的设想.文中首先通过有限元软件Ls-dyna对其切割能力的影响因素进行研究,给出初步设计方案并加工了试验装置.通过试验对设计方案进行验证,并对方案的实际切割效果进行分析.数值计算和试验结果均表明:该试验装置能够产生汇聚的高速水流,并对钢制靶板具有一定的切割和破坏能力;在50gTNT当量条件下,通过合理设置,试验装置能够在160mm炸高下对3mm的Q235钢板切开125mm长的切口.

摘要： 在炸药水中爆炸计算中,网格尺寸和人工粘性系数对计算精度有较大影响,确定合理的网格尺寸和人工粘性系数的取值方法,对提高炸药水中爆炸数值模拟计算精度和减小计算量很重要. 本文进行了TNT药柱水中爆炸实验,采用基于爆炸相似率的水中爆炸经验公式法,计算了水中冲击波最大压力和气泡脉动周期,根据实验测量结果,验证了经验公式法的计算精度.在此基础上,建立了柱形和球形炸药水中爆炸数值计算模型,采用不同网格尺寸和人工粘性系数,对炸药水中爆炸过程进行了数值模拟计算.通过将数值模拟计算与经验公式法计算结果对比,分析了网格尺寸和人工粘性系数,对水中冲击波最大压力、气泡最大半径和脉动周期的影响.结果显示冲击波最大压力与一次项人工粘性系数和网格尺寸存在指数关系,网格密度与一次项人工粘性系数比值大于400时,炸药水中爆炸数值模拟计算可以得到较高的精度.

摘要： 为研究柱形装药水中爆炸气泡的坍塌机制和射流特性,采用水中爆炸实验和数值模拟相结合的手段研究了典型的柱形装药自由场水中爆炸气泡运动过程.对比实验和数值模拟结果发现,气泡坍塌所形成的射流与以往的球形气泡坍塌射流行为存在差异.研究结果表明:非球形气泡的坍塌过程与气泡初始形态的局部曲率半径有关,初始气泡表面曲率半径大的区域的初始膨胀速度较曲率半径小的区域的小,坍塌时刻也较早,导致气泡产生非球形形式的坍塌.初始气泡表面局部曲率的这种差异与药包形状和起爆方式引起的爆炸能量输出结构不均匀性有关.

摘要： 为研究柱形装药水中爆炸气泡动态特性，采用高速摄影技术在实验水箱中对长径比3.35~6.75的柱形PETN进行水中爆炸实验，获得了气泡的变形过程和射流特性。研究结果表明柱形装药水中爆炸时，形成的初始气泡的形状为非球对称，这种非对称特征随长径比的增加而增强。气泡表面的运动也表现出明显的非球对称特征，气泡表面在装药径向的运动呈指数衰减，在装药轴向两端的运动更接近于分段线性衰减。气泡表面的这种不对称运动导致气泡的能量输出结构是不均匀的，起爆端和药柱侧面气泡输出的气泡能较大，而远离起爆端气泡输出的气泡能较小。柱形装药在水中水平放置时，气泡形成向起爆端倾斜的偏射流，但垂直放置时气泡形成的射流速度可能更高。

摘要： 在计算水中爆炸问题时，MGFM (Modified Ghost Fluid Method) 方法能够解决界面两边密度比大的问题，但在处理界面处激波阻抗匹配一类问题时遇到困难，rGFM (real Ghost Fluid Method) 方法能够一定程度上克服上述困难，但难以应用于存在强稀疏波反射的问题。本文对其物理机制进行分析，并通过多个算例讨论MGFM 和rGFM 方法应用于水中爆炸数值模拟的适用性。

摘要： 为得到柱状炸药水中爆炸冲击波在几百MPa到几个GPa峰压范围内的压力峰值分布,同时弥补其它类型传感器在上述范围内量程不足、精度不够或实验成本过高的不足,在对比距离小于0.3的范围内利用大阻值(R=50Ω)锰铜压力传感器,测量了不同距离及装药量下的冲击波峰值压力.结果表明,该型锰铜压力传感器测得的峰值压力与经验公式的计算结果接近,且测量精度、抗干扰能力达到设计要求,能够运用于水下爆炸近场冲击波压力几百MPa到几个GPa范围内的测量.

摘要： 为了得到炸药水中爆炸冲击波在一定近场范围内的压力峰值及压力分布,在对比距离R≤0.3m/kg1/3的范围内利用锰铜压力传感器,测量了不同距离的冲击波峰值压力.结果表明,该型锰铜压力传感器测得的峰值压力与经验公式的计算结果吻合,且抗干扰能力强,温度系数小,能够运用于水下爆炸近场冲击波压力的测量.

摘要： 为研究乳化炸药的减敏现象，试验以水作为传压介质，利用主发药包在水中爆炸产生冲击波，次发药包在主发药包产生的冲击波的动压作用后起爆，同时不断变换两者间的距离进行重复实验，观测和分析次发药包中乳化基质的微观结构的变化。试验结果表明：随着次发药包中乳化炸药所受动态压力地不断增大，炸药的爆轰性能逐渐降低。乳化基质的分散相的粒径也逐渐增大，破乳、析晶情况显著。

摘要： 本发明涉及一种基于金属丝阵电爆炸的水中声源与冲击波源，属于高电压放电与脉冲功率技术领域。通过高压脉冲电源模块产生所需的脉冲电流；丝阵电极包括高压电极与地电极，并设有专门刻槽以固定一定长度的金属丝或金属箔，丝阵电极与金属丝配合构成空间上具有一定几何结构的金属丝阵负载；将产生的脉冲电流通入置于水中的丝阵负载上，可以分别产生一组向内传播的冲击波和向外传播的冲击波；通过在丝阵内部放置反射体，可以将向内传播的冲击波反射，形成向外传播的第二组冲击波，最终形成向外传播的两组冲击波(声波脉冲)；本发明能够实现水下声波与冲击波的调制以及多冲击波(声波脉冲)序列的产生，对于工业生产和科研工作具有重大应用价值。

摘要： 本发明涉及脉冲功率技术应用及能源开采技术领域，具体涉及金属丝电爆炸驱动含能混合物产生水中冲击波的方法，包括以下步骤：采用特定的脉冲功率驱动源驱动不同材质、不同直径、不同长度的金属丝使其发生电爆炸，记录相应的金属丝相变时间、放电电流波形和发射光谱强度；制作不同配方的冲击波负载分别进行水下冲击波实验；采用冲击波探头实测冲击波波形，并与要求的波形比对，确定冲击波比冲能与冲击波负载的对应关系；根据所需的冲击波参数，由冲击波比冲能与冲击波负载的对应关系选择相应的冲击波负载置于脉冲功率驱动源输出端的高低压电极之间，在水下进行驱动，产生可控冲击波。

摘要： 本发明涉及一种基于金属丝阵电爆炸的水中声源与冲击波源，属于高电压放电与脉冲功率技术领域。通过高压脉冲电源模块产生所需的脉冲电流；丝阵电极包括高压电极与地电极，并设有专门刻槽以固定一定长度的金属丝或金属箔，丝阵电极与金属丝配合构成空间上具有一定几何结构的金属丝阵负载；将产生的脉冲电流通入置于水中的丝阵负载上，可以分别产生一组向内传播的冲击波和向外传播的冲击波；通过在丝阵内部放置反射体，可以将向内传播的冲击波反射，形成向外传播的第二组冲击波，最终形成向外传播的两组冲击波(声波脉冲)；本发明能够实现水下声波与冲击波的调制以及多冲击波(声波脉冲)序列的产生，对于工业生产和科研工作具有重大应用价值。

摘要： 本发明涉及脉冲功率技术应用及能源开采技术领域，具体涉及金属丝电爆炸驱动含能混合物产生水中冲击波的方法，包括以下步骤：采用特定的脉冲功率驱动源驱动不同材质、不同直径、不同长度的金属丝使其发生电爆炸，记录相应的金属丝相变时间、放电电流波形和发射光谱强度；制作不同配方的冲击波负载分别进行水下冲击波实验；采用冲击波探头实测冲击波波形，并与要求的波形比对，确定冲击波比冲能与冲击波负载的对应关系；根据所需的冲击波参数，由冲击波比冲能与冲击波负载的对应关系选择相应的冲击波负载置于脉冲功率驱动源输出端的高低压电极之间，在水下进行驱动，产生可控冲击波。

摘要： 本实用新型属于工程防护技术领域，公开一种水中冲击爆炸复合加载的激波管实验装置。公开的一种水中冲击爆炸复合加载的激波管实验装置具有水靶管，水靶管具有可承受内部压力20MPa的圆柱形管体，水靶管的前端为向前渐缩径的圆锥台体；水靶管后端具有法兰盘；水靶管内填充有水介质；水靶管内悬挂有药柱，药柱的一端通过起爆线伸出水靶管上所对应的起爆口；水靶管的后端与观察管连接；观察管的两端具有法兰盘；待实验的试件安装在水靶管后端法兰盘与观察管前端法兰盘之间；水靶管的前部设置有撞击机构。本实用新型装置可以完成不同水深、不同当量水下爆炸冲击波、气泡脉动荷载传播规律，以及舰艇等材料的动态断裂性能测试的实验研究。

摘要： 本发明公开了一种静水压环境的水中爆炸锥形激波管实验装置，目的是解决直接实验受场地限制、准备周期长和非装药水下爆炸实验无法实现关键水下爆炸载荷的技术问题。本发明由装药舱、激波管、观察管和静水压控制系统组成，装药舱、激波管和观察管从左至右同轴装配。装药舱中轴处的通孔分为两段，左段装填雷管，右段装填炸药；激波管中的空腔为圆台形，空腔最右端放置被测试件并注满水介质；观察管内的空腔注入水介质或空气。静水压控制系统与激波管内部空腔连通。本发明可以完成不同介质条件、不同初始静水压条件和不同炸药当量条件下的抗水下爆炸性能测试实验，在实验室条件下实现真实环境水中爆炸的效果，且实验周期短，操作简单，药量小。

摘要： 本发明属于工程安全技术领域，公开一种用于削弱水中爆炸冲击波载荷的柔性防护装置。公开的一种用于削弱水中爆炸冲击波载荷的柔性防护装置具有可在水中漂浮的漂浮圆筒；所述的漂浮圆筒上缠绕有气泡膜；所述的气泡膜为缠绕在漂浮圆筒的多层，且最内层所述的气泡膜与所述的漂浮圆筒固联；最内层所述气泡膜的端头连接有配重夹板；多层所述的气泡膜在水中利用的配重夹板重力与漂浮圆筒的浮力设置在竖直水中，并形成用以对水中爆炸冲击波进行衰减的空气隔层。本发明可对水下爆破拆除时的周围结构进行防护，以及降低高桩码头、沉箱码头、跨海大桥、过江隧道等结构的水中构件，在意外或蓄意爆炸载荷下的损伤破坏。

摘要： 本发明公开了一种静水压环境的水中爆炸锥形激波管实验装置，目的是解决直接实验受场地限制、准备周期长和非装药水下爆炸实验无法实现关键水下爆炸载荷的技术问题。本发明由装药舱、激波管、观察管和静水压控制系统组成，装药舱、激波管和观察管从左至右同轴装配。装药舱中轴处的通孔分为两段，左段装填雷管，右段装填炸药；激波管中的空腔为圆台形，空腔最右端放置被测试件并注满水介质；观察管内的空腔注入水介质或空气。静水压控制系统与激波管内部空腔连通。本发明可以完成不同介质条件、不同初始静水压条件和不同炸药当量条件下的抗水下爆炸性能测试实验，在实验室条件下实现真实环境水中爆炸的效果，且实验周期短，操作简单，药量小。

摘要： 本发明实施例公开一种水中爆炸压力测试实验系统及方法。涉及爆炸力学测定试验技术领域，操作简单方便，可以适用于对水中爆炸压力的测定。包括：容器、药包、控制器、防护玻璃、两台高速相机、投影仪、计算机、图像分析模块和爆炸压力计算模块；容器及药包用于模拟出水中爆场景，通过投影仪在水面上投射散斑，两台高速相机采集第一水面波动的图像，利用所述散斑计算第一水面中某点的应变，根据所述应变与水的弹性模量计算出相应炸药的K值，并基于计算出的K值再根据所述公式反演计算得出水中不同位置点的爆炸压力随到爆源的距离的变化曲线，根据所述变化曲线确定出水中任一点的爆炸压力。本发明适用于水中爆炸压力测定实验中。

摘要： 本实用新型实施例公开一种水中爆炸压力测试实验系统。涉及爆炸力学测定试验技术领域，操作简单方便，可以作为进行水中爆炸压力测定方案的理论探索及实验研究的实验设备。包括：容器、药包、控制器、防护玻璃、两台高速相机、投影仪、计算机、图像分析模块和爆炸压力计算模块；容器及药包用于模拟出水中爆场景，通过投影仪在水面上投射散斑，两台高速相机用于采集第一水面波动的图像，计算机上安装的图像分析模块和爆炸压力计算模块用于对所述图像进行处理分析及计算，以实现对水中爆炸压力的测试实验。本实用新型适用于水中爆炸压力测定实验中。