PDF《TNT 后燃反应的水下爆炸》

5 8g / c m3 .选用8号电雷管进行起爆, 为了使主装药爆轰完全, 每发 T NT 装药均使用一发直径为1 5mm、 密度约为 1.

7 2g / c m3 、 质量为5g的J H -

1 4传爆药柱[ 7] . 2.

2 实验装置 为了增强炸药的后燃反应, 设计了如图1所示的增强炸药后燃反应的实验装置.该装置为双层圆 筒结构, 在内、 外层容器间的封闭空腔内充填一定压力的气体;

进行水下爆炸测试时, 将被测炸药试样装 填于内层圆柱容器中, 完成防水处理后, 将实验装置放入水下.起爆后, 壳体破裂, 炸药能量向外输出. 装置由2 0钢焊接而成, 为保证周向能量均匀输出, 环形部分均采用无缝钢管.经计算, 空腔内充装气体 的体积为6

0 2

4 c m3 .实验时, 容器空腔内分别充空气( 绝对压力为0.

1、 0. 6和4. 6MP a ) 、 氧气( 绝对压 力为0. 6和4. 6MP a ) 和氮气( 绝对压力为0. 6和4. 6MP a ) .每种实验条件下均进行两发平行实验. 2.

3 测试装置 采用 P C B1

3 8 M

1 2 4电气石水下传感器、 P C B4

8 2 A

1 6型信号调理仪、 国产纵横公司J V

5 2

0 0数据采 集仪和J o v i a n软件, 测量并记录水下固定位置处的压力时程曲线. 2.

4 实验布局 实验在?8m*8m 的刚性水池中进行, 水池池壁和池底材质均为钢板.实验装置和传感器布放在 水下4.

2 5m 处, 水平间距2. 5m, 距池壁的水平距离均为3m.实验布局如图2所示. 图1 实验装置示意图 F i g .

1 S k e t c ho f t h ee x p e r i m e n t a l d e v i c e 图2 实验布置 F i g .

2 E x p e r i m e n t a l l a y o u t

3 实验结果与分析 3.

1 实验平行性 在每种实验条件下均进行两发平行实验.表1列出了在充有4. 6MP a空气的实验装置中装药水 下爆炸平行实验结果, 其中: pm 为冲击波超压峰值;

θ为衰减时间常数( 冲击波压力从pm 衰减至pm / e 时所需的时间) ;

M = ∫

5 1.

7 θ

0 p

2 ( t ) d t, 为冲击波压力的平方对时间的积分;

t b 为第一气泡脉动周期.从表1中的实验数据可以看出, 实验的平行性较好, 就各水下爆炸参数而言, 两发平行实验的相对误差小 于5%, 说明实验装置对实验结果的平行性没有影响, 即在相同气体环境下实验装置的变形和破坏所消 耗的能量相等.

4 4

4 高压物理学报第2 8卷表1 水下爆炸平行实验结果 T a b l e1 P a r a l l e l e x p e r i m e n t r e s u l t so f t h eu n d e r w a t e re x p l o s i o n E x p e r i m e n t a lN o . pm / ( MP a ) θ / ( μ s ) M/ ( k P a

2 ・s ) t b / ( m s )

1 4.

6 5

2 6.

9 2

8 0

4 1

4 6.

7 8

2 4.

7 2

2 6.

9 8

8 2

3 1

4 7.

6 5 3.

2 压力时程曲线 图3给出了不同气体环境下 T NT 炸药的冲击波压力时程曲线.由于气体压力和氧气浓度不同, 实验装置中的氧气含量存在差异.从图3中可以看出, 冲击波波头过后, 同压力气体下氧气中的冲击波 压力最大, 空气次之, 氮气最小, 考虑到氮气不参与炸药的后燃反应[

8 ] , 因此 T NT 炸药的爆轰产物在氧 气和空气中发生了后燃反应, 使冲击波压力升高, 且后燃反应的强度随氧气含量的增加而增大.值得注 意的是, 在4. 6MP a的氮气环境下冲击波压力曲线高于0. 1MP a空气下的压力曲线, 而0. 6MP a氮气 下的冲击波压力曲线则基本与0. 1MP a空气下的压力曲线重合, 说明实验装置内的气体压力对冲击波 压力曲线亦有影响, 并且冲击波压力随着气体压力的增加而增大. 图3 冲击波压力时程曲线 F i g .