NH_(4)H_(2)PO_(4)-KHCO_(3)混合粉体对管网甲烷爆炸的抑制特性

在自行搭建的管网实验系统中,将常用于抑制甲烷爆炸的碳酸氢钾KHCO_(3)与磷酸二氢铵NH_(4)H_(2)PO_(4)进行不同比例的混合。选取5种不同的粉体配比,对比单一粉体以及各抑爆工况下各测点的爆炸峰值压力、火焰峰值速度和火焰峰值温度等爆炸特征参数,获得抑制管网甲烷爆炸的最佳工况,并阐述了抑爆机理。结果表明:混合粉体对管网甲烷爆炸的抑制性能优于单一粉体;KHCO_(3)与NH_(4)H_(2)PO_(4)都易受热分解;其中,KHCO_(3)可以在相对较低的温度下迅速完成热解过程,从而吸收更多的反应热,抑爆性能优于NH_(4)H_(2)PO_(4)粉体;混合粉体中,抑爆效果随着KHCO3含量的增加显著提高。在5种混合比例中,当KHCO_(3)与NH_(4)H_(2)PO_(4)质量比为2.0:1.0时,抑爆效果最佳。KHCO_(3)与NH_(4)H_(2)PO_(4)表现出良好的爆炸抑制效果,研究所得结论可为抑制甲烷爆炸研究提供参考。

氧化亚氮基单元复合推进剂的燃烧热性能研究

为了研究氧化亚氮基单元复合推进剂的燃烧热性能,以几种典型推进剂配方为研究对象,利用Hess定律对燃烧热进行了理论计算。采用全自动绝热量热仪(氧弹)和恒温式爆热量热仪(爆热弹)对燃烧热进行了实验,探讨了不同添加剂与容器几何尺寸对部分配方燃烧热的影响规律。结果表明:相同条件下,N_(2)O/C_(2)H_(4)、N_(2)O/C_(3)H_(8)、N_(2)O/NH_(3)的燃烧热依次减小;随着CO_(2)含量的增加,N_(2)O/C_(2)H_(4)的燃烧热逐渐减小;随着C_(3)H_(8)含量的增加,爆热弹中N 2O/NH 3的燃烧热先增大、后减小,C_(3)H_(8)质量分数为3.8%时,燃烧热最大;容器几何尺寸增大,燃烧热呈增大趋势。

近壁面深水爆炸气泡射流演化特性的研究

近壁面气泡载荷是水中战斗部对障碍物毁伤作用的重要载荷之一。以近壁面深水爆炸气泡脉动及射流载荷特征问题为中心,开展了模拟300 m水深环境下的爆炸实验。通过高速摄影仪得到了气泡射流的演化过程;利用Autodyn轴对称模型对气泡射流的演化过程进行了计算,分析了比例距离对气泡脉动周期、射流演化形成时刻及射流强度特征的影响;探讨了壁面近场范围内的压力特征,总结得到射流载荷的演化规律。可为深水环境下水中战斗部对障碍物的毁伤效应研究提供理论参考。

半导体桥火工品的防静电与防射频设计

为提高半导体桥(SCB)火工品的防静电与防射频的双防能力,将静电加固器件瞬态电压抑制(TVS)二极管和射频加固器件负温度系数(NTC)热敏电阻同时集成入SCB火工品的结构中,并研究了上述组合器件对SCB火工品发火性能和抗电磁性能的影响规律。结果表明:集成防护器件后,SCB火工品的安全电流从1.2 A升至1.5 A;抗静电性能满足500 pF/500Ω/25 kV条件下不发火;在22μF/16 V的电容发火条件下,集成SCB火工品的平均爆发时间较SCB火工品增加了1.77μs。因此,该组合型防护器件可以在不改变SCB发火性能的基础上有效提高SCB的抗静电和抗射频的能力。

射孔弹侵彻岩层及能量转化效率研究

为研究射孔弹侵彻岩层的过程及爆炸后能量的分布情况,基于对称罚函数的流固耦合算法及岩层的RHT(Redel-Hiermaier-Thoma)本构模型,借助显式非线性动力学分析程序LS-DYNA,建立了1/2二维射孔弹-空气-岩层对称数值模拟模型,系统地分析了射孔弹在不同的装药类型、药型罩壁厚及锥角下射流侵彻岩层的深度及能量转化情况。研究结果表明:射孔弹主装炸药的爆速和猛度对射流侵彻岩层深度的影响显著;射孔弹炸药的爆速和猛度越高,射流的头部峰值速度越高,侵彻岩层深度越大;射孔弹主装炸药为RDX时,射流的有效能量转化率最大,其次分别为HNS、HMX。药型罩壁厚在0.6~1.5 mm范围内,适当减小厚度,可以提升射流的头部速度及岩层的穿深;但与此同时,射流的有效能量占比将降低,爆轰能量将增大。锥角在55°~70°范围内,适当减小锥角,射流的有效能量转化率及侵彻岩层的深度将增大,爆轰能量转化率将减小。

纳米铝热剂与猛炸药制备起爆药的表征及性能研究

为了探究纳米铝热剂-猛炸药混合物代替起爆药的可能性,以纳米铝、纳米Bi_(2)O_(3)、工业级太安(PETN)和黑索今(RDX)为原料,通过物理混合法制备了Al/Bi_(2)O_(3)-PETN和Al/Bi_(2)O_(3)-RDX。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、热分析仪、敞开环境燃烧实验等方法对制备的Al/Bi_(2)O_(3)-PETN、Al/Bi_(2)O_(3)-RDX 2种样品进行表征和性能测试。结果表明:物理混合法制备的2种样品的形貌规整,Al/Bi_(2)O_(3)对PETN和RDX 2种猛炸药的包覆效果较好,且反应过程中生成大量的气态产物。Al/Bi_(2)O_(3)-PETN的热稳定性比Al/Bi_(2)O_(3)-RDX低,且静电感度均低于叠氮化铅和斯蒂芬酸铅。分别取2种样品81 mg装填于8#雷管中,通过铅板穿孔实验发现,2组样品均可使5 mm厚的铅板穿孔。根据5 mm的铅板穿孔直径判断,Al/Bi_(2)O_(3)-RDX起爆能力优于Al/Bi_(2)O_(3)-PETN。

氟橡胶包覆对CL-20机械感度及爆轰特性的影响研究

为研究CL-20晶体表面钝化对安全及爆轰性能的影响,采用氟橡胶F2311作为黏结剂,基于水悬浮法对比研究了CL-20包覆前、后的机械感度及爆轰性能变化规律。实验结果表明:F2311包覆可以显著改善CL-20材料的表面缺陷;在-20、0、20、40°C与80°C条件下,F2311包覆可明显提高CL-20的临界撞击能与临界摩擦载荷;在-40℃环境下,包覆对CL-20临界撞击能与临界摩擦载荷无影响,原因可能与包覆材料的玻璃化转变温度有关;包覆后样品的实测爆热与爆速可达到5612.03 kJ/kg和8975.81m/s,与CL-20相比分别减小了8.70%和2.39%。研究结论对CL-20的安全储存、使用和高效能量输出具有一定的参考价值。

含添加剂水雾抑灭单基药火焰的小尺度实验研究

为探究含不同性质添加剂的水雾对单基火药燃烧抑灭性能的影响,在自主搭建的火药燃烧及灭火平台上开展纯水雾与含Na_(2)SO_(3)、FeCl_(2)、K_(2)CO_(3)、KHCO_(3)添加剂的水雾对单基火药燃烧抑灭性能的对比实验,研究灭火过程中温度、辐射热流、火焰形态等的变化。结果表明:含还原性(Na_(2)SO_(3)、FeCl_(2))和非还原性(K_(2)CO_(3)、KHCO_(3))添加剂的水雾抑灭性能明显优于纯水雾,灭火时间更短。含非还原性添加剂的水雾在低浓度下抑灭效果较差,当添加质量分数提升至3%以上时,抑灭效果显著提升;含还原性添加剂水雾对单基药的抑灭性能在各添加剂浓度下均优于含非还原性添加剂的水雾,且随着添加剂浓度的增大,抑灭性能表现出饱和性。

气云爆炸条件下消防炮的抗爆性能研究

以换流变压器站变压器燃爆防控及消防应用为背景,针对变压器在失控条件下可能发生的燃爆事故,通过设计模拟试验,完成变压器燃爆事故的模拟。进而对现有消防设备消防炮的功能可靠性和抗爆性能进行验证。结果发现,在高温、高压的气云爆炸火球范围内,消防炮的抗爆性能无法满足实际需要,在变压器爆炸后存在功能损失的情况。发现了消防炮自身的抗爆薄弱环节,提出了消防炮抗爆设计及安装改进建议。可为换流变压器站的抗爆型消防炮设计提供基础数据参考。

含能材料桌面式在线分析检测系统的研究

为了能对含能材料结晶过程中重要参数实现原位在线检测,设计并构建了能够实现多种检测功能的微流控结晶过程在线检测系统(MCPMS)。该系统集成了在线光谱仪、激光器、工业电感耦合元件图像传感器相机与激光粒度仪等多种在线检测装置,可对微反应器的混合效果、炸药结晶关键过程参数(晶体溶解度、介稳区宽度等)以及含能材料晶体形貌等多个重要因素与性能进行分析检测。利用该系统分析了混沌对流微混合器的混合过程,表征了共轴聚焦流微混合器的混合强度。以六硝基茋(HNS)炸药为例,基于涡流微混合器测定了HNS的结晶热力学与动力学参数;基于测定的粒径分布数据研究了HNS基高聚物黏结炸药的晶体生长动力学;基于微筛孔混合器分析了延期药常用氧化剂铬酸钡的晶体厚度与光学性质间的联系。该系统具备良好的功能性与实用性。

凝聚相炸药损伤-点火特性的研究进展

高能炸药是各类武器弹药毁伤的能量之源。研究高能炸药(凝聚相炸药)的损伤和点火特性对武器弹药的安全性具有重要意义。从成型工艺、损伤实验模拟、损伤的观测与表征、损伤与点火相关性等4个方面介绍了凝聚相炸药损伤-点火特性的研究进展。首先,探讨了压装、浇注、熔铸等成型工艺对装药初始损伤的影响;其次,对凝聚相炸药在使用过程中损伤的产生、实验模拟和观测与表征方法进行总结;针对典型损伤类型分析了炸药的损伤-热点-点火过程;最后,基于研究现状分析,提出凝聚相炸药损伤-点火特性研究未来的发展趋势和面临的挑战。

小药量RDX基PBX的热爆炸特性及对大药量热安全性的预测

为研究高聚物黏结炸药(PBX)的热分解特性和热安全性,探究了2种小药量试验对PBX的自加速分解温度(SADT)预测的准确性。采用差示扫描量热仪(DSC)和绝热加速量热仪(ARC)同时研究了一种典型RDX基PBX的热分解行为,分别计算了PBX的热动力学及热安全性参数。基于Semenov理论,进一步计算得到2种热分析方法下PBX的SADT,并结合等温储存试验验证了结果的准确性。DSC分析得到,PBX的活化能为125.70 kJ/mol,热爆炸临界温度为460.08 K,10 g量级的不归还温度T_(NR)为417.22 K,SADT为405.72 K;ARC分析得到,10 g量级的PBX的T_(NR)为427.97 K,SADT为421.57 K。通过7 d恒温热爆炸试验,确定PBX的最小SADT为418.15 K,证明基于ARC的小药量试验预测大药量样品的热安全性更符合实际情况。可用于解决炸药在储存、生产、运输和使用等过程中的安全问题。

炸高对线性聚能装药射流毁伤混凝土墙体效果的影响

采用一种新型线性聚能装药结构,研究了不同炸高时线性聚能装药射流对混凝土墙体的毁伤效应。数值模拟发现,药型罩锥角为80°与50°时,能较好地避免拉断现象。得到了线性聚能装药结构的射流头部速度、侵彻深度随炸高的变化规律。炸高为60 mm时,最佳侵彻深度达130.6 mm。对炸高为60 mm与100 mm时的线性聚能装药进行试验研究。结果表明,炸高100 mm时,侵彻深度达到125.0 mm,与仿真结果吻合较好。验证了该线性聚能装药结构对混凝土墙体的毁伤效果较好。可为线性聚能装药结构的设计与试验研究提供参考。

空爆条件下硼基燃料对Al/PTFE复合装药能量输出特性的影响

为研究空爆条件下硼基燃料对铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)活性材料与温压炸药组成的复合装药的能量输出特性的影响规律,设计并制备了质量相同、组分不同的3种复合装药试样,进行了自由场静爆试验,获取了不同爆心距处的冲击波超压,通过高速摄像仪记录了爆炸火球的演变过程。试验结果表明,Al/PTFE活性材料能够提高复合装药的冲击波超压,发生剧烈的后燃烧反应。硼基燃料分解过程具有2.0 ms左右的延迟,反应初期能量贡献较低,使得复合装药冲击波峰值超压降低;但是,后燃烧反应能够促进火球体积的进一步膨胀,降低冲击波超压的下降速率,提高冲击波冲量。适当配比的Al/PTFE和硼基燃料能够使复合装药冲击波峰值超压和冲量均获得增强。在Al/PTFE中加入硼基燃料,发生了爆燃以上反应,冲击波超压出现了明显的二次峰值,约为0.478 MPa。

累积损伤对B炸药冲击起爆影响的仿真研究

采用LS-DYNA软件进行数值仿真,通过改变炸药撞击速度以改变损伤程度,探究损伤和垫层材料对B炸药起爆行为的影响。计算结果表明,当第2次撞击速度一定时,起爆时间t与第1次撞击速度v_(1)的关系为:t=-0.02 v_(1)+C_(1),冲击起爆的距离也随之减小。主要因为第1次撞击速度增大,导致B炸药发生轻微变形,内部的损伤程度随之增大,第2次撞击时更容易被起爆。3种不同垫层中,波阻抗较大的材料抗撞击能力强,B炸药内部不易产生损伤,冲击起爆的时间和距离较长;而B炸药的临界起爆压力差别不大,临界起爆压力的范围在31.4832.98 GPa之间。表明不同垫层材料会影响损伤后B炸药冲击起爆的时间和距离,而不会影响临界起爆压力。

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1.本刊对发表的文章拥有出版电子版,网络版版权,并拥有与其他网站交换信息的权利。本刊支付的稿酬已包含以上费用。2,本刊文章版权所有,未经书面许可,不得以任何形式转载。

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剪切参数对混装乳化炸药稳定性及爆炸性能的影响

为研究剪切参数对混装乳化炸药稳定性及爆炸性能的影响规律,以新疆某露天煤矿混装乳化炸药地面站为工程背景,通过自然储存、运输颠簸振动、爆炸性能测试等方法,优化了该地面站混装乳化炸药的乳化工艺及剪切参数。结果表明:一定范围内,乳胶基质的抗颠簸振动及自然储存稳定性与剪切强度正相关;采用涡轮式叶片制备的乳胶基质稳定性最好,推进式叶片次之,桨式叶片最差;随着搅拌桨叶片长度的增加和叶片层数的增多,乳胶基质的析晶率呈递减趋势,稳定性升高。现场爆破试验结果表明,使用优化后的乳化工艺及剪切参数制备的混装乳化炸药的爆速达到4200 m/s左右,经历1000 km的长途运输后仍可稳定起爆,爆堆块度和大块率明显降低,爆破效果得到明显改善。

一种废机油型乳化炸药水相配方的研究与应用

在研究废机油资源化应用的基础上,对国外某特大型矿山使用的乳化炸药的成本进行优化,制备了以少量氯化钠代替硝酸钠作为水相添加剂的废机油型乳化炸药,并对其水相析晶点、储存期、泵送次数、抗颠簸性能、爆速及爆后岩石块度进行基础性试验研究。结果表明:添加氯化钠可以降低水相析晶点10℃左右;制备的乳化炸药储存稳定性良好,满足多次泵送和长距离运输的需求;爆速可以到达4600 m/s以上;殉爆距离为14 cm。虽性能略有降低,但不影响正常使用,爆破后的岩石块度符合矿山铲运要求。相比原有配方,废机油型乳化炸药的成本可以节约49.59美元/t,具有一定的实用价值和经济效益。

高钝感电起爆器的结构设计及性能研究

针对双桥电起爆器钝感要求,使用桥带升温数学模型和三维建模编程的方法,进行了相关结构设计及性能试验验证。研究表明:采用防静电板和接线板的结构设计,防静电性能稳定,能够承受16 A直流电流的冲击而不失效;当桥带厚度为0.02 mm、桥带宽度为0.32 mm时,能够满足桥路熔断时间不大于60 ms的要求;锆/高氯酸钾和D8型硼/硝酸钾点火药配合使用,能够满足安全电流1A、1 W、5 min的要求,且发火可靠。