低温环境对乳化炸药爆炸性能的影响

在低温条件下乳化炸药爆炸性能的下降会严重影响爆破效果,研究药体温度改变后乳化炸药爆炸性能的变化规律具有一定的工程应用价值。为此,设计了一系列乳化炸药药体温度精确控制装置,对药体温度为25、0、-5、-10、-15℃的乳化炸药的爆速、猛度、做功能力及空中爆炸冲击波超压进行测量,并观察乳化炸药的微观结构。实验结果表明:当药体温度由25℃降至-15℃时,炸药的爆速由4227 m/s降至3291 m/s,猛度由13.0 mm降至5.2 mm,做功能力由323 mL降至208 mL,爆炸冲击波超压由284.9 kPa降至115.8 kPa。随着药体温度的降低,硝酸铵析晶量增加,乳胶粒子的局部结构被破坏,致使乳化炸药的微观结构发生变化,爆炸性能降低。低温环境对乳化炸药猛度的影响最大,对爆速的影响最小;随着温度的降低,爆炸性能的降幅增大。在工程应用中,需综合考虑爆炸性能的降幅进行爆破参数设计。

减震沟爆破降振机理的试验研究

降低爆破振动危害是爆破安全中广泛关注的重要课题,研究减震沟的降振机理对指导爆破工程安全具有一定理论价值。以混凝土为振动传播介质,固定埋深的炸药爆炸后,测试有无减震沟条件下不同距离爆破振动参数。通过波形分析其传播衰减过程,利用MATLAB工具包对爆破振动波进行时频分析。结果表明:随着距爆心水平距离的增加,切向、径向、垂向峰值振动速度均逐渐减小,且符合萨道夫斯基公式的指数式衰减;减震沟过滤了爆破振动的低频成分,有效地阻隔爆破振动产生的P波,显著降低爆破振动的能量强度,控制爆破振动危害。

药头质量分布对电引火药头发火时间精度的影响

电引火药头发火时间是影响火工品延期精度的重要因素。制备药头药剂质量固定的电引火药头,统计质量分布;模拟药头发火环境,制备样品,测试不同质量水平药头的发火时间。结果表明:在现有生产工艺条件下,药头质量成正态分布,整体质量比工厂控制水平偏大,发火时间随质量变化在6.1 ms左右波动,在质量分布较为集中的15.74 mg区域附近,药头发火时间波动小,精度高。

桥丝式电点火头发火能量的输出形式

采用高速摄像与激光纹影技术研究桥丝式点火头在电容放电作用下的能量输出形式,并观测点火头点燃延期体的动态过程。结果表明,电容放电作用后,桥丝形成气化热能,周围介质受热形成高温热流,桥丝断开后的高压放电和药剂爆燃共同作用形成弱冲击波,每种能量形式在无限空间内各向同性,各能量形式间速度不同;点火头点燃延期体过程中,先行弱冲击波的反射使高温流场在某一平衡位置振荡,延迟移向被点火面,炽热燃烧物受弱冲击波反射的影响小。

微气体延期药柱燃烧传播与装药密度的关系

采用分次、定量、定压装填微气体单芯延期体,测定压药压强与装药密度以及装药密度与燃速及燃速相对极差的关系。得出在压药压强为50-650 MPa范围内,对应装药密度变化为2.73-3.51 g/cm,同一压强下密度波动小;在密度为2.73-3.51 g/cm3时,对应燃速变化为8.9-17.1cm/s,燃速相对极差变化为49%-3.6%。在装药密度≤3.1 g/cm3时,燃速相对极差随密度变化较快,装药密度>3.1 g/cm3时,燃速相对极差随密度增加趋于稳定,最高精度达3.6%。在装药密度较低时,如<2.85 g/cm3,对应压药压强<100 MPa,燃速散布较大,延期精度低。

铅丹-硅系延期药柱的燃烧传播特性

采用高速摄像技术研究了铅丹-硅系延期药柱燃烧传播的动态特性,计算了药柱在不同压药压强下的位移及传播速度。结果表明：点火阶段和喷火阶段发生在药柱端部的2~3mm内,在内部压力作用下,燃烧产物向端部未反应区移动,为不稳定燃烧阶段;稳定燃烧阶段主要分布在药柱的中段,为层状和脉动燃烧特性,在药柱层切向和径向方向同时发生,并随着燃烧传播的进行而加剧,传播速度加快,发光区由暗红变至发白且周围有蓝色火焰;增加压药压强,药柱密度增大,点火和喷火端总长度减小,稳定燃烧阶段的燃速平衡位置平稳增大,波动变小。

淤泥质粘土条件下高层大厦基坑支撑爆破拆除

介绍了特殊地质条件下高层大厦地下室基坑砼支撑围檩的爆破拆除技术。考虑爆破体与地下室底板、支护桩和钢立柱的关系,采用特殊的施工工艺、合理的爆破参数和起爆网路,并在爆体周围搭建似封闭式的防护棚。着重分析了网路的安全性和可靠性。

工业电雷管性能测试优化实验设计

在传统的实验教学中,工业电雷管性能参数的测试多为单项验证性实验,内容单一,较为全面认识工业电雷管某些性能受到限制。本设计为工业电雷管桥丝通断时间、引火药头喷火时间、总延期时间测试以及工业雷管铅板试验方法的组合。实验过程中减少了成品雷管的消耗,提高了实验过程中效率和安全系数,同时获得更多参数信息,增强了学生的实验技能和实验创新思维。

水胶炸药胶体溶液流变特性的试验研究

对不同的胶凝剂浓度、水合温度、剪切速度以及盐浓度下溶胶溶液的表观粘度进行测试。数据表明:在水胶炸药生产过程中,交联之前的溶胶表观粘度受浓度影响较大,表现出非牛顿流体的特征;田菁胶高分子溶液在不同的温度下的表观粘度变化不大,在20～80℃条件下有很好的热稳定性;随着剪切速度的增加,表观粘度开始呈递增,当达到一定剪切速度后,表观粘度下降;水胶炸药组分中盐效应对凝胶体系影响不明显。

两个实验教学项目综合设计探讨——装药在有限水域爆炸能量测试与爆破振动速度测量

装药在有限水域爆炸能量测试与爆破振动速度测量实验是国家级特色专业——弹药工程与爆炸技术本科实验教学的两个重要项目,两个实验项目的开展是本专业学生深入地掌握炸药性能及炸药爆破振动效应的重要手段。文章从两个实验项目的开设方式进行讨论,对两个实验项目分别单独开设及综合设计进行分析,为实施和改进两项实验教学提供借鉴。

爆炸分离钛合金板的研究

为得到使钛合金板恰好分离的炸药量。应用量纲分析法确定了试验的主要影响因素,抽象出几何相似律;借助于显式有限元分析程序AUTODYN中的SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)法,用计算机数值模拟预估出使合金板恰好分离的装药量;通过调整不耦合装药与间隔装药结构,精确控制装药参数,最终通过试验确定了药量,得到了最小壁厚、装药直径和缓冲层厚度之间的最佳比例关系,与数值模拟结果对比,两者结果较相近,表明了研究思路的可行性。为复杂工程环境中确定爆炸分离构件的药量提供了参考方案。

乳化炸药中空功能微囊的制备方法及性能表征

针对传统乳化炸药在工程应用中存在的含能添加剂安全性问题和"压力减敏"问题,分别研制了乳化炸药中空含能微囊和中空耐压微囊。中空含能微囊将含能添加剂和敏化剂合二为一,中空耐压微囊具有"自敏化"和"化学敏化"功能。采用扫描电镜、光学显微镜和激光粒度分析仪,对制备的中空含能微囊和中空耐压微囊微观结构进行了表征,采用热分析实验、爆轰性能测试实验、相容性实验,对中空含能微囊敏化的乳化炸药热安全性、爆轰特性和储存稳定性进行了表征,利用光学显微镜对中空耐压微囊受压后,敏化气泡的再生现象进行了验证。实验结果表明,中空含能微囊和中空耐压微囊具有球形形貌且粒径分布均匀,中空含能微囊能够显著提高乳化炸药的爆炸威力且不影响其安全性和储存稳定性,其敏化乳化炸药的猛度为23.20 mm铅柱压缩量,爆速为4797 m·s^-1;当外界压力将中空耐压微囊压垮时,微囊内外壳所含物质会发生反应并生成新的敏化气泡,为避免乳化炸药的压力减敏现象提供了双重保障。中空功能微囊结合了敏化剂和功能添加剂的双重特点,能够有效解决传统添加剂存在的问题。

铅丹-硅系延期药贮存中的化学反应机理

基于铅丹和硅的物理化学特性,对铅丹-硅系延期药在常温封闭贮存下发生自发氧化还原反应的可能性及其反应机理进行了研究。给出了药剂贮存中可能发生的化学反应方程式,计算了各反应的主要热力学参数ΔrGθm、ΔrHθm、ΔrSθm,通过对热力学参数的分析,讨论了各反应的自发性。结合固体化学和薄膜生长理论,建立了药剂氧化还原反应的扩散模型和硅粉表面的氧化模型。结果表明,单一Pb3O4在贮存中不会自发分解,但是,当Pb3O4与Si混合后贮存时,两者发生氧化还原反应,部分反应产物PbO会驻留在SiO2的网络结构中。

聚能切割碳纤维复合材料层合板的研究

碳纤维复合材料层合板作为功能材料应用于航空航天及军工等领域,在进行切断试验研究时,线性聚能射流切割是一种快速有效的爆炸分离方法。采用的试验方案:药型罩夹角为60°、炸高为5 mm、药型罩壁厚为0.5 mm、外壳材料为钨,对方案进行三维数值模拟及靶板切口处冲击响应分析。试验能够完全切断层合板,切口尺寸小,中间较为平整,两端断口边缘伴随纤维脱落。三维数值模拟结果表明:在金属射流作用下,靶板完全断裂且切口较为平整;靶板在短时间的高频冲击后迅速衰减,进入低频振荡阶段。

电点火头和导爆管两种点火方式对延期时间的影响

点火方式是影响毫秒延期雷管延期时间及精度的重要因素,文中以铅丹-硅系毫秒延期雷管为基础,采用2种延期药配方平行试验,控制延期体切长等差增加,对比电点火头和导爆管2种点火方式条件下雷管延期时间,并计算延期时间标准偏差。结果表明:平行试验结果一致性好,同种配方2种点火方式下,延期时间存在差异,开始时电点火头点火的延期时间高于导爆管点火,后面则是电点火头点火的延期时间低于导爆管点火;试验切长范围内,导爆管点火时的延期精度普遍高于电点火头点火,且更加稳定。

薄层碳纤维环氧树脂复合材料爆炸分离的探究

为爆炸分离薄层碳纤维树脂复合板,对其装药结构进行设计,并对初步设计方案进行试验确认。依据试验方案,使用AUTODYN软件进行数值模拟,通过设置测点,得到不同装药结构的测点爆炸产生的最大Mises应力值。对各装药结构的作用机理进行分析,进一步优化实验的装药结构,最终为复杂工程环境中爆炸分离构件的火工品提供参考依据。

影响乳化炸药稳定性物理性能试验研究

文章通过测定乳化基质和乳化炸药的电导率、NH4NO3的析出量及溶失率,分析对比了不同受压距离对其稳定性的影响。根据界面溶胀理论,提出乳化炸药的界面膜与其稳定性的关系,揭示了乳化炸药敏化前抗压强度优于敏化后。该文的研究工作对解决乳化炸药用于毫秒延时爆破作业时,遇到的炮孔装药不完全爆炸或拒爆问题具有重要意义。

深水静压作用下含水炸药爆炸性能的研究

为得到含水炸药的爆速随静态压力变化的规律,采用特制的爆炸性能测试装置,通过改变静水表面的压力来模拟深水装药环境,对不同静压作用下两类含水炸药(乳化炸药和煤矿许用水胶炸药)的爆速进行测试。实验结果表明:含水炸药的爆速随着压力的增大而降低;乳化炸药受静态压力的影响较大,在静压力为0.3MPa下会发生拒爆,水胶炸药爆速下降率比较平缓稳定。同时,通过拟合得到了乳化炸药的爆速与压力和加压时间之间的关系式。本研究为含水炸药在水下爆破中的应用提供技术支持。

基于爆破专业学生及从业人员线上教育的探索与思考

新冠疫情期间,线上教育出现爆发性增长,为探索线上教育现状、出现的问题及解决方案,基于爆破专业学生及从业人员的在线教育学习情况,从线上教育的可行性及存在问题、爆发使用期间的利弊及应对策略、教育者和受教育者存在问题和特征等方面进行了仔细的剖析。文章指出目前线上教育课程资源缺少专业性和实用性,线上专业教育人才缺失,学生上课效率和认真度不高,评价体系与质量监督体系不完善等问题;分析得出疫情期间线上教学爆发使用引发的学生的学习观念转变、社交化缺失、形式主义增长、健康问题等弊端可以通过线上线下教育有机结合、调整课程时长和作息时间、建立完善的学习状态反馈机制等途径解决。结合爆破专业的特点和受教育者特征,得出爆破专业在线教育四位一体的内在动力,即帮助相应的知识实现可持续化的学习目标,帮助学生实现多元化的学习方法及提高学习的效率,帮助老师实现更加可控的知识传授过程和实时进度,帮助学校实现双管齐下的教育方式。最后展望了线上教育为传统教育赋能、连接多元化教学载体、学科在线教育实用化、线上教学国际化等发展前景。

芯数对延期体延期精度的影响

为研究延期体芯数对延期时间精度的影响,对三芯和五芯延期体的延期时间进行了测量,并采用高速摄影仪对它们末端的喷火过程进行了拍摄。实验结果表明:五芯铅芯延期体比三芯铅芯延期体的延期精度高、药芯喷火集中、喷火速度快持续时间短、药剂燃烧比较充分,燃烧火焰比较明亮以及未燃烧端喷出的未燃烧药剂比较少,生产较长切长延期体时可采用五芯延期体。