预裂爆破成缝机理及预裂孔间距的设计方法

通过对不同不耦合系数条件下裂缝扩展速度和爆生气体扩散速度进行计算分析,发现裂缝的扩展速度和爆生气体扩散速度随着不耦合系数发生变化,两者量值的对比关系决定了爆生裂缝是由爆炸应力波和爆生气体共同作用的结果,从而揭示了预裂缝的形成机理具有随时间和装药参数动态变化这一特征.基于炸药爆炸应力波和爆生气体作用下炮孔周边应力分布特征,提出了预裂孔间距的设计方法,给出了运用岩体的动态抗压强度和动态抗拉强度计算孔间距的公式.     

引信试验投掷装置安全性设计

在引信试验中,引信样品已经人工解除保险,在试验过程中具有较大的危险性。为此,利用自动化远程控制系统,研制了引信远程自动投掷装置,可实现引信隔爆安全性、传火可靠性和爆炸完全性试验时引信的远程自动投掷,消除了人工投掷引信存在的安全隐患,大大提高了试验的安全性。     

引信安全系统基本理论研究

在提出一系列有关引信安全系统新的概念和思想的基础之上,初步建立起引信安全系统的基本理论及其数学描述方法。基本理论包括:引信安全系统是由一些能够独立地影响系统状态的保险要素组成的开放系统,解除保险过程和待发过程是系统状态程度渐变的动态过程,安全系统的基本功能是控制系统状态转变的时机、速度,方式和趋势;数学描述包括:保险因子,保险敏感因子,保险度,解除保险度,隔爆因子,隔爆敏感因子,隔爆度,能爆度,临界解除保险度和待发过程时间等。并用上述理论和方法分析了引信安全系统的解除保险过程。     

粉尘隔爆翻板阀功能实验与模拟研究

为探究粉尘隔爆翻板阀功能的影响因素及其作用机理,基于1m³爆炸测试系统,以玉米淀粉为介质,进行DN600隔爆翻板阀的功能实验研究,并利用Fluent软件建立二维同尺寸燃烧仿真模型,采用动网格技术6DOF求解翻板动态关闭过程,对隔爆阀安装在不同距离时的粉尘爆炸过程进行数值模拟.结果表明,模拟得到的压力发展、火焰传播及翻板关闭过程与实验一致;翻板关闭速度主要受粉尘爆炸压力上升速率影响,爆炸压力上升速率越大,关闭速度越快,并在翻板后方产生负压形成回流;且得到实验条件下隔爆翻板阀最小安装距离是其管径的6~7倍.     

引信安全性设计的新发展

该文讨论了引信安全性设计方法的变化过程,详细地分析了提高错位式引信安全系统安全性的各种途径。在不可复位和可复位串、并联多道保险系统中,有序时间窗式多道保险系统的安全失效率最低。同时指出,对错位式安全系统无论进行怎样的改进,都无法消除雷管的意外发火事件,只有无起爆药雷管出现之后才解决了此问题。无起爆药雷管也推动了引信安全性设计的新发展,出现了直列式爆炸序列。文中还讨论了高能直列爆炸序列安全系统设计的方法,给出了有关结论。     

煤矿瓦斯吸附剂及隔爆材料的防爆实验

将吸附剂和隔爆材料分别填充于爆炸容器中进行瓦斯防爆实验研究.结果表明:常压条件下,CH4在O2中的爆炸极限为8.5％ ～62.5％,爆炸压力最大时的CH4体积分数为36％,略高于理论值(33.3％).单球容器中填充吸附剂具有很好的抑爆性能,即使遇到点火源也能抑制爆炸的发生 ;连通容器中,吸附剂能很好地阻止爆炸的传播 ;随着压力的增大,吸附剂抑爆效果变差,但当压力超过一定值时,随着压力的增大,其抑爆效果变好.隔爆材料由于其具有良好的导热性,无论是在空气、O2环境中,还是在加压条件下都能很好地阻止爆炸的传播 ;压力上升速率越高,其隔爆效果越好.     

连通容器泄爆过程的CFD模拟

利用Fluent软件对连通容器泄爆过程中的气体爆炸流场进行数值模拟,获得气体爆炸过程的温度场和压力场,模拟结果能较清晰地反映泄爆过程。研究表明:连通容器泄爆时起爆容器的火焰高度均高于传爆容器,容器内温度随着泄爆时间的延长逐渐上升,泄爆口开启后又迅速下降;在泄爆初期,起爆容器的压力均低于传爆容器的压力,小球内压力衰减速度大于大球内压力衰减速度。     

球形容器泄爆收容的实验分析

为研究气体爆炸泄爆收容过程中爆炸容器和收容容器内的压力变化规律及其影响因素,对球形容器在不同收容容器和爆炸容器体积比以及不同导管长度条件下的泄爆收容过程经行了实验研究。结果表明：收容容器体积越大,爆炸容器的压力峰值越小,爆炸压力下降的速度越快;收容容器的体积达到或超过爆炸容器体积的5倍时,接近敞开泄爆的压力峰值;泄爆导管的长度越长,爆炸容器的压力峰值越小;收容泄爆时,火焰的传播速率随着导管传播距离增加而降低,泄爆口处火焰传播速率最高。     

隔爆墙后爆炸冲击波绕射与超压分布规律

基于爆炸实验与数值模拟,对爆炸载荷作用下隔爆墙后的冲击波绕射和超压分布规律进行了研究.首先,开展了隔爆墙对爆炸冲击波隔离效应的实验,得到了有/无隔爆墙条件下相同爆距处的冲击波超压时程曲线.在此基础上,采用流体动力学软件AUTODYN对爆炸冲击波的绕射过程进行了数值仿真,通过与实验结果的对比验证了模型的有效性.结合数值模拟和量纲分析,得到了不同爆炸当量、爆距、墙高等参数下隔爆墙后不同区域的冲击波超压分布规律,并给出了隔爆墙后近地面超压峰值的工程计算公式,为隔爆墙的设计和安全评估提供了依据.      

爆炸特征时间的测量算法

阐述了煤矿井下瓦斯爆炸发生的条件.介绍了隔爆电机检测系统的组成模块.分析了爆炸的特征时间,提出了精确测量与统计爆炸特征时间的解决方案.     

非理想炸药爆炸产物温度的光谱法测试

根据原子光谱学理论,利用原子发射光谱双谱线测温系统对含铝乳胶炸药的爆炸产物温度进行了实时测量,获得了爆炸产物瞬态温度-时间分布曲线,分析了不同配比炸药造成爆炸产物温度出现差异的原因.测试结果表明:非理想炸药的爆炸产物温度与炸药组成密切相关,随爆炸发展有一个递增的过程,且爆炸反应持续时间比理想炸药长.     

几种炸药水下爆炸能量损失特性分析

针对炸药水中爆炸能量损失特性,通过水下爆炸试验,测定了TNT,RS211,RBUL,GUHL,RS3-4等水下爆炸时的超压、冲击波能、气泡能等冲击波性能参数. 对试验结果进行相似分析,得到了超压以及冲击波能的衰减规律,同时分析了装药的水下爆炸的能量输出结构及其能量损失特性. 结果表明,RS211和RS3-4具有较高冲击波超压峰值,而RBUL、GUHL衰减较为缓慢,RBUL、GUHL水下爆炸能量可到达约1.8倍TNT当量. 5 kg炸药水下爆炸时,在0～3 m处,总能量损失Δe_d呈现抛物线形式的增长;在3 m之后呈现线性增长;5 m之后为理想冲击波状态.      

水下爆炸能量耗散特性分析研究

基于特征线理论得到了水中冲击波的近似传播规律,提出了炸药水下爆炸冲击波传播过程中的熵变及能量耗散特性的近似评估方法.使用该评估方法,对TNT和RS211两种炸药水下爆炸近场冲击波传播过程中的能量耗散进行了计算.研究表明,水下爆炸近场的冲击波超压峰值迅速衰减,熵增与能量损失主要发生在水下爆炸近场的10倍装药半径范围内.对于TNT和RS211两种炸药,20倍装药半径处水中冲击波的能量耗散分别约为水下爆炸总能量的34%和32%,与水下爆炸试验结果基本一致.     

非理想炸药爆炸输出特性探讨

为了研究非理想炸药的爆炸输出特性,对一种非理想炸药空中爆炸输出特性进行了试验研究。实验中装药壳体厚度不同、装药质量也不同。从实验结果可以看出,非理想炸药的爆炸输出不符合理想炸药爆炸输出相似律,尤其在近场表现显著;壳体对非理想炸药爆炸输出的影响有一定的规律,并非线性降低炸药的爆炸输出。这些结果对于使用非理想炸药的战斗部威力设计有指导意义。     

飞秒激光烧蚀炸药的冲击压力数值模拟

飞秒激光能够在极短时间内烧蚀炸药产生高温高压等离子体,飞秒激光烧蚀炸药技术可用于精密加工炸药元件和安全处理废旧弹药.为深入探讨飞秒激光烧蚀炸药作用规律,采用非线性有限元计算方法,建立了飞秒激光烧蚀炸药过程的起爆计算模型,对飞秒激光烧蚀LX-17和LX-10两种炸药过程进行了数值模拟计算,获得了不同飞秒激光能量作用下等离子体和炸药中的压力分布规律.计算结果表明,在飞秒激光烧蚀炸药的过程中,烧蚀产物等离子体和激光作用区外附近炸药的初始压力较高,但是由于激光烧蚀区域极小,炸药内冲击波压力迅速衰减,没有发生起爆现象.      

不敏感弹药引信慢速烤燃热防护效能研究

在满足弹药作战效能需求的同时,避免受意外热刺激造成弹药的连环爆炸已经成为各国高度重视的技术难题.通常金属材质引信壳体的导热系数大,遭受到环境热刺激后热量传导速度快,严重危及了后续的导爆药和传爆药安全.为了研究引信防护壳体材质对热量的阻隔能力,进一步提升引信热防护效果,本文以典型舰载76 mm口径弹配引信为例,研制了基于石英灯阵列的可控烤燃系统,用于模拟热环境刺激;设计并实现了嵌入于引信的多路测温微系统,试验证实其具有高可靠嵌入测试、多路同步测试优点;通过配合使用有限元热仿真技术,分析了慢速烤燃条件下热防护层对引信体内导传爆药温度响应影响,确定了防护壳体材料可有效减少热量的传递;此外,在对聚四氟乙稀、铝镁质纤维、陶瓷隔热瓦材料（FRCI-12）、气凝胶毡4种防护添加材料的慢速烤燃仿真分析,证实了气凝胶毡的热防护效果最佳.     

浇注PBX装药爆炸壳体破片分布特性

为了研究浇注PBX炸药装药爆炸壳体破片分布与炸药、壳体等的影响关系,采用典型浇注PBX炸药配方PBX-1装填不同壁厚的模拟弹,开展了模拟弹装药的水井爆炸破碎性试验。爆炸后破片回收率较好,对回收破片的数目分布、质量分布进行了统计分析,获得了破片分布与壁厚之间的规律,结合Payman模型进行了破碎性参数的分析计算,获得了破碎性参数与炸药装药之间的关系,并结合壳体破碎性对不同壁厚壳体炸药装药的有效杀伤距离进行了对比分析。     

含铝炸药震源激发地震波能量的实验研究

为提高地震波能量,通过改变震源装药组分,选用硝酸铵/TNT/铝粉(ATL)和聚黑/铝粉(JHL)2种含铝炸药及TNT等5种非含铝炸药,在相同地质条件下,采用远场测震和近场测压的方法,对地震波能量的激发效果进行了测试和评价.单炮记录结果对比发现,在保证不降低信噪比的条件下,含铝炸药产生的地震波品质优于非含铝炸药,且ATL优于JHL;地震波能量分析结果表明,与非含铝炸药相比,含铝炸药产生的地震波能量在不同时域内均有所提高,且ATL激发的地震波能量最高.炸药土中爆炸的近场压力测试结果表明,ATL炸药爆炸产生的应力波峰值压力比TNT(56.21kPa)提高了约78.76%.分析了炸药土中爆炸能量输出结构对地震波能量的影响.     

ZrO2泡沫陶瓷对瓦斯爆炸的影响

为有效阻隔煤矿井下一次瓦斯爆炸后伴随的连续爆炸或多次爆炸,在爆炸实验管道内设置ZrO2泡沫陶瓷阻隔爆装置,进行瓦斯爆炸实验,分析ZrO2泡沫陶瓷的厚度和孔隙度对瓦斯爆炸压力波波速及超压的影响。结果表明：设置陶瓷阻隔爆装置后的爆炸压力波上升速率和超压较空管时均有所下降;30 mm厚的陶瓷对前驱压力波上升速率的衰减作用明显;泡沫陶瓷能够抑制爆炸波能量的传播,降低爆炸强度。该结果为煤矿阻隔爆技术的研究提供了新思路。     

DNAN基熔铸炸药JWL状态方程参数的预估方法

针对战斗部毁伤威力要求,需通过状态方程预估炸药的做功能力以开展DNAN基熔铸炸药配方设计.采用一种基于BKW程序的方法预估炸药JWL状态方程参数.计算了典型炸药JWL状态方程参数,对比爆轰产物膨胀过程的计算p-V曲线和圆筒试验p-V曲线,两者在高压区和低压区基本重合,中压区的计算值稍大,但最大误差不超过10%;利用DNAN基熔铸炸药的JWL状态方程参数对炸药驱动铜板的过程进行数值模拟,对比铜板自由表面中心点速度的计算曲线和实验曲线,最大误差不超过7%.研究结果表明,在炸药配方设计阶段,可利用该方法快速预估DNAN基熔铸炸药JWL状态方程参数和做功能力.