水下爆炸

摘要： 为了研究水下爆炸-移动作用下悬浮隧道管体的变形规律,基于Cole冲击波半经验公式和Vernon气泡运动方程将水下爆炸过程简化为冲击波和气泡脉动作用两个阶段,将公路I级荷载简化为移动荷载序列,通过D′Alembert原理建立了一个考虑水下爆炸荷载、移动荷载以及流体作用的悬浮隧道动力学模型,采用四阶Rungek-Kutta法求解运动微分方程组,利用已有的数据和公式对模型进行验证,最终讨论爆炸荷载、移动荷载对隧道管体变形的影响。结果表明:冲击因子?能够极大促进悬浮隧道最大位移的增加;在仅爆炸荷载作用下与?=0.1相比,冲击因子增大2倍和4倍,隧道最大位移分别增大了4倍和10倍;气泡荷载频率随炸药量的增大成指数增大,随爆点水深的增大气泡荷载频率成反比例下降;不同炸药量和水深情况下,气泡荷载频率均小于3 Hz,与隧道低阶频率相近容易导致共振。在水下爆炸和移动荷载作用下,悬浮隧道的最大位移受到移动荷载位置和速度的综合影响,其中车辆以最快速度行驶至跨中时发生爆炸危害性较大。

摘要： 为了研究RDX基聚黑铝炸药(JHL-X)的能量输出特性及其评估方法,通过绝热式量热仪、水下爆炸系统、空爆系统分别测试了JHL-X的爆热、水下爆炸能量、地面超压。结果表明:JHL-X在真空中的爆热值与在N_(2)中的爆热值基本一致,约为1.75倍TNT当量;在空气中的爆热值为8045.724 J/g,为1.93倍TNT当量,比真空和N_(2)中高10%。JHL-X水下爆炸中的冲击波能、气泡能分别为0.935、4.614 kJ/g,总能量为1.83倍TNT当量。空爆时,根据通过地面超压得出的TNT和JHL-X超压公式,得到1.5、2.0、2.5 m处的JHL-X的TNT当量分别为2.14、1.70、1.75,均值为1.86。采用水下爆炸和真空爆热法时,因外界环境不供氧,致使两种实验方法评估出的JHL-X炸药能量一致;而采用空爆和空气爆热法时,因外部环境供氧,致使含铝炸药中Al的反应增加,总能量提高,两种方法得到的实验结果相近。因此,在评估炸药能量水平时,需考虑炸药配方设计和实际用途,进而选择合适的评估方法。

摘要： 将内部含有烷烃的含能微球引入乳化基质,得到一种新型乳化炸药。采用水下爆炸实验探究微球质量分数对乳化炸药水下爆炸性能的影响,得到含能微球质量分数为0.2%~7%的乳化炸药水下爆炸冲击波压力-时程曲线。依据压力结果,通过公式计算和分析得到炸药的水下冲击波峰值压力、比气泡能、比冲击波能以及比爆炸能等水下爆炸参数。实验结果表明:含能微球质量分数0.2%的乳化炸药的峰值压力最大,并且随着微球质量分数增大而下降;乳化炸药的比气泡能随着含能微球质量分数的增大先上升再下降,微球质量分数为4%的比气泡能最大;乳化炸药的爆速、比冲击波能以及比爆炸能均随着含能微球质量分数的增大而下降。

摘要： 为分析药柱形状对水下爆炸冲击波演化的影响。针对圆柱形装药中心起爆问题,在理论上建立了炸药与水交界面上初始冲击波压力及其传播方向的二维计算方法,借助于AUTODYN有限元计算程序开展了长径比1∶2~10∶1的圆柱形TNT在无限水域爆炸的数值模拟,并开展了长径比为1∶1和2.6∶1的圆柱形TNT的水下爆炸试验;对比理论、仿真和试验结果,验证了理论模型的合理性和数值模拟的有效性,分析了柱形装药水下爆炸冲击波的传播规律,重点分析了药柱长径比对不同爆距处冲击波压力分布及传播方向的影响。结果表明:圆柱形装药水下爆炸后,冲击波波阵面逐渐从柱形趋向椭球型再趋向球型,当冲击波传播至10倍无量纲爆距时高压区的转移结束;当长径比大于1∶1时,炸药轴向(端面)的冲击波压力衰减速率大于径向(圆柱面)的衰减速率,冲击波峰值压力随着方向角的增大而单调增长;在1∶1~5∶1的长径比和20倍无量纲爆距范围内,增大药柱长径比可定向增强炸药径向的冲击波压力,药柱的形状对冲击波压力分布影响随着爆距增大而减小。

摘要： 为了研究深水压力下乳化炸药的气泡脉动规律,通过可调节深水压力大小的水下爆炸测试系统,研究乳化炸药在3、5、7 g和0.0、0.1、0.3、05、0.7 MPa下的气泡脉动周期变化规律。首先利用测试系统开展8号雷管的气泡脉动规律研究,对比得出实验测量值与经典公式计算值的平均误差分别为3.5%和1.106%,证明了研制的系统可用于测试深水压力下雷管(炸药)脉动气泡周期。对比深水压力下乳化炸药气泡脉动周期实验测量值与理论值,得出误差方差最大为20.16,最小为11.276,表明经典理论公式并不适用于计算乳化炸药的气泡脉动周期。对乳化炸药在不同爆炸深度下的气泡脉动进行数据处理,得到了气泡脉动周期T和药量m与压力p之间的关系,并通过实验验证理论计算与实测值的误差,5 g与7 g药量下平均误差分别为0.71%和-0.51%。

摘要： 为探究空气隔层对水下爆炸能量输出的影响,自行设计了不同尺寸的有机玻璃-空气隔层结构,以雷管作为爆炸源,进行水下爆炸实验,获得了不同测试距离处水下冲击波及气泡脉动参数。结果表明,有机玻璃-空气隔层作用下,0.3 m处冲击波峰值压力衰减49.57%~75.93%,0.5 m处衰减59.36%~75.09%,且随着空气隔层尺寸的增大,衰减效果逐渐增强;水下爆炸冲量明显降低,0.3 m处衰减64.48%~82.99%,0.5 m处衰减50.75%~73.68%;第1次气泡脉动压力于冲击波峰值压力的占比明显下降,0.3 m处由20%~32.9%降为3.9%~6.5%,0.5 m处由15.2%~28%降为6.4%~7.7%。此外,随着空气隔层尺寸增大,气泡脉动周期增加,比冲击波能占总能量比重明显减小,0.3 m处由40.98%~37.85%降为13.89%~1.64%,0.5 m处由37.46%~26.37%降为13.33%~2.55%;比气泡能衰减效果减弱,空气隔层尺寸为Φ40 mm,Φ80 mm时,比气泡能衰减11.6%~17.9%,空气隔层尺寸为Φ120 mm,Φ160 mm时,比气泡能增长10.9%~41.4%。实验结果对于水下爆破危害防护具有一定的参考价值。

摘要： 针对水下特种作战对高安全、小型化、高效杀伤反蛙人榴弹的应用需求,设计了全电子安全爆炸箔直列式引战集成系统。建立了GUHL-1为主装药战斗部水下中心与端面起爆模型,仿真计算了水下爆炸威力场分布。结果表明:两种起爆方式所产生的冲击波强度在装药正负轴向、径向、斜向基本相同,不同角度冲击波超压随传播距离均呈衰减趋势;冲击波超压在装药正负轴向强度最低,斜向45°与135°方向明显加强,距离爆炸中心12m处各方向冲击波超压峰值最小为1.77MPa,最高为2.04MPa。此外,采用中心起爆方式进行了战斗部水下静爆试验。试验结果显示:装药轴向的冲击波超压最小,斜向45°与135°方向最强,杀伤半径12m处各方向实测冲击波超压最小为1.52MPa,最高为1.76MPa,可对距离爆炸中心12m范围内的蛙人造成有效杀伤。

摘要： 水下爆炸气泡载荷是造成舰船结构整体损伤的主要原因,研究水下爆炸气泡动态特性对水中兵器研发和舰船防护等方面至关重要。从水下爆炸气泡脉动的载荷特性出发,综述了气泡动力学理论、实验和数值模拟三方面的研究进展,总结气泡非球状坍缩运动过程、气泡与不同结构表面耦合作用以及自由场中多气泡耦合作用等问题的典型研究成果。在现有研究成果的基础上,提出应建立综合考虑气泡内部因素和水中不同环境因素的气泡运动力学模型;针对非理想炸药水中爆炸气泡运动特性规律开展更系统的实验研究;进一步加强近边界条件下多气泡耦合过程的研究工作等建议。

摘要： 海上作战时,近场水下爆炸形成的水射流能造成水面舰船结构的严重局部毁伤。为了研究近场爆炸时舰船底部水射流的形成机理及规律,开展了TNT当量2.5 g的炸药在固支方板底部不同爆距下起爆的水下爆炸实验。结果表明,气泡坍塌形成水射流的过程随着爆距的增加由吸附式向非吸附式转化。接着,基于ABAQUS软件采用CEL方法开展了系列数值模拟,结果表明:爆距在0.821~0.867倍最大气泡半径时,存在吸附式射流向非吸附式射流转化的临界点;固支方板加快了气泡坍塌的进程,炸药与钢板间的距离越小则射流形成的时间越早;射流形成过程中最大速度和射流击中钢板时速度均随着爆距的增大先增大后减小,并在临界点附近达到最大值,射流速度最大可达621 m/s,射流击中钢板时速度最大可达269 m/s。最后,给出了射流开始形成时间、射流最大速度、射流最大速度出现时间、射流击中钢板速度和射流击中钢板时间与距离参数的函数关系式。

摘要： 水下爆炸会对水中结构物造成严重威胁.柔性覆盖层或夹层板能够降低水中结构物水下爆炸冲击响应,因此成为研究的热点.以往的研究多集中于覆盖层对冲击波的防护机理,适用于较远距离的水下爆炸情况.近距离水下爆炸除了冲击波外,爆炸气泡溃灭时产生的朝向结构物的高速水射流更为致命.该文针对这种情况,基于量纲原理,推导缩比相似关系,通过缩比模型水下爆炸试验发现了覆盖层表面空化微气泡群对爆炸气泡形成高速水射流过程产生干扰,提出了泡沫覆盖层钢板水下爆炸气泡射流防护机理.

摘要： 水下爆炸是一个极其复杂的多相流现象.水下爆炸产生的冲击波和气泡脉动载荷对海洋结构物的安全性构成严重威胁,因此针对水下爆炸的数值模拟研究在船舶与海洋工程领域具有重要意义.本研究将介绍一种适用于水下爆炸模拟的光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法,突出SPH方法在模拟水下爆炸过程中的几个关键数值技术.文中将采用两个基础的数值算例对SPH模拟结果进行验证和分析.本文的SPH方法未来还可推广应用到空泡溃灭的数值模拟中.

摘要： 水下爆炸包括冲击波和气泡脉动两个过程,其均会对结构产生毁伤作用.针对挡水结构,采用离心机进行了水下爆炸试验,采用爆破压力传感器、高速摄像、加速度传感器及应变片测试了冲击波、气泡脉动载荷及结构产生的动力响应.对比分析了水下爆炸和空爆产生的载荷及动力响应的不同.改变重力加速度,研究了重力效应对结构动力响应的影响规律,并结合冲击波及气泡脉动特性对结果进行了分析.

摘要： 应用非线性动力分析软件AUTODYN建立了水下爆炸作用下加筋圆柱壳的流固耦合模型,分析了圆柱壳在水下爆炸作用下的动态响应,并将数值计算结果和实验结果以及LS-DYNA有限元分析软件的数值计算结果进行了对比,验证了应用AUTODYN计算水下爆炸作用下加筋圆柱壳的动态响应的可靠性,并进一步分析了圆柱壳的厚度和加筋数量对水下爆炸作用下圆柱壳的抗爆性能的影响,验证了增加圆柱壳厚度和加筋数量能有效增强圆柱壳的抗爆性能.

摘要： 水下爆炸对水中结构造成严重毁伤,其中涉及复杂的基础力学问题,是学术界和工程界共同关注的研究难点之一.水下爆炸包括前期冲击波、气泡载荷和后期涌流载荷,目前关于冲击波的研究相对较成熟,而关于水下爆炸气泡和后期涌流及其对结构的毁伤研究还有很多未知的力学问题有待深入研究.为此,该论文基于流体动力学理论和流固耦合动力学理论,采用边界元方法与无网格SPH方法相结合,建立了近边界气泡运动和后期涌流三维数值模型,并开展模型实验验证计算模型的有效性.在此基础上,研究不同边界附近气泡的运动特性、后期涌流效应及其对水中结构的毁伤规律,旨在为水下爆炸与结构毁伤提供参考.

摘要： 水下爆炸的冲击波时常会给海洋结构物带来巨大的危害.一种防护冲击波的有效办法就是在结构物表面铺设一层保护层.若有合适的防护层覆盖在结构物上,那么结构物受到的伤害将会有所降低.这里将对防护层的防护机制进行研究.通过研究,将为受冲击的结构物选取符合减压要求的防护层材料,并对防护的过程进行数值模拟.

摘要： 针对舰船水下爆炸气体产物载荷在船舱内运动特性的复杂性,采用LS-DYNA程序模拟了水下爆炸条件下空舱中液固气相互作用过程,分析了水下接触爆炸时气体产物形态和运动过程;观察到气体产物载荷进入空舱时出现"射流现象",在此基础上研究了空舱内气体产物载荷速度及冲击压力.结果表明:在射流初期,爆炸气体产物载荷依然具有较高毁伤能量,不容忽视.

摘要： 压力是水下爆炸测试的一个关键参数,但在实际测量时,由于受到敏感元件尺度效应、固有频率及安装方式等因素的影响,使输出波形与输入波形之间产生了一定的差异,从而直接影响到测量结果的可靠性和准确性.本文针对水下爆炸自由场压力的压电式测量中的传感过程,从信号的声学及力学传递机理出发,分析压力场接收及转化过程中各因素对波形的影响规律,研究水下爆炸作用下压力敏感元件的传感特性,在频域内建立了输入输出传感函数,并通过试验进行了验证.

摘要： 随着海洋资源的开发和海上军事防护的需求,水下爆炸技术越发得到重视.本文在安徽理工大学小型圆筒形爆炸水池(直径5.5m,高3.62m)中进行单药包和双药包两种形式爆炸实验.使用Ubox-5016测振仪采集水池临近区域爆炸振动信号,根据采集到的振动参数分析可知:(1)随着距离的增加振动速度减小而主振频率增大;装药量增加振速增大.(2)通过Hilbert能量谱分析可知,水下爆炸振动能量的频率分布在100Hz范围内,并且主要能量集中在50Hz以下的低频区;50～100Hz范围的频段,能量分量较少;通过边际谱分析可知,主振频带在3～10Hz范围内.(3)分别通过对振动信号进行HHT变换得到的能量谱、边际谱进行分析,进一步验证了毫秒延时起爆能够降低水下爆炸振动能量,减小振动效应.

摘要： 借助于小药量水下爆炸试验及数值模拟研究了水下近距爆炸气泡射流特性.试验在爆炸水箱中进行,获得了水下爆炸自由场中的气泡脉动过程、气泡与气背钢板作用并形成射流的过程,以及水下爆炸载荷作用下的平板应变响应曲线.使用LS-DYNA软件的ALE方法计算了气泡射流形成过程、气泡射流形成时水中压力场的变化等,对射流发生时流场情况以及气背平板的应变响应特点进行分析,数值模拟结果与试验结果有很好的近似.结果表明,气泡射流作用一种局部载荷,在形成过程中可对结构产生强烈的冲击作用.

摘要： 采用模型试验方法研究了水下接触爆炸下防雷舱舷侧空舱的载荷特性.根据试验模型的破坏结果和压力测试结果,分析了水下爆炸产物和防雷舱舷侧空舱的相互作用过程及水下爆炸产物的压力变化规律.研究表明:防雷舱舷侧空舱的载荷可分为冲击波载荷、准静态压力载荷和负压载荷这三种载荷,防雷舱舷侧空舱的破坏主要是由冲击波载荷和准静态压力载荷造成的,并且准静态压力载荷的比冲量是冲击波载荷的数倍,而负压载荷对防雷舱舷侧空舱破坏的影响可忽略不计.

摘要： 本发明公开了一种水下爆炸切割器组件，包括多个爆炸切割器和隔水充气橡胶气袋，所述爆炸切割器由切割器外壳、金属聚能罩、高能炸药组成。金属聚能罩将切割器外壳内部隔成充填高能炸药的炸药室和充气室。同时还公开其使用方法。本发明提高了爆炸切割器的实用性与灵活性，可针对被爆破物体灵活组装。采用隔水充气橡胶袋将聚能穴内部水排出，解决了水下切割爆破中由于水的存在，导致聚能切割效果不佳的问题。具有成本低、效率高、稳定可靠、方便灵活的优秀特点，可以有效发挥聚能切割器的优势，提高工作效率，降低施工成本。

摘要： 一种用于离心机水下爆炸试验的耐深水压力爆炸装置，包括电雷管、起爆连接件、导爆索和炸药，所述的电雷管和导爆索之间通过起爆连接件固联；起爆连接件包括导爆索接头、雷管套和螺套；导爆索接头的前端设置有外螺纹，中心设置有通孔，导爆索设置在导爆索接头的中心通孔内；雷管套包括大直径的前端和小直径的尾端；雷管套的前端中部设置有容纳雷管的空腔，雷管套的尾端设置有中心通孔，用于穿接雷管起爆线；螺套穿过雷管套的尾端，通过内螺纹和导爆索接头前端的外螺纹配合联接，将雷管压贴在导爆索的端面上。本发明使得雷管和导爆索与水隔离且紧密贴合，克服了拒爆问题，确保了高静压水下爆破雷管起爆的可靠性。

摘要： 本发明涉及一种模拟水下爆炸试验用炸药威力测试方法。其技术方案是：在如图的水下爆炸试验用炸药威力测试装置中，通过非接触式激光测量方法与理论计算相结合的方法，更为精确的获得了炸药爆炸威力测试中两个重要的参数：传感器与药柱距离，气泡的实际半径。本发明具有操作简单、高效安全、获得参数与实际相似度高，结果精确可靠等特点。

摘要： 本发明公开了一种水下爆炸切割器组件，包括多个爆炸切割器和隔水充气橡胶气袋，所述爆炸切割器由切割器外壳、金属聚能罩、高能炸药组成。金属聚能罩将切割器外壳内部隔成充填高能炸药的炸药室和充气室。同时还公开其使用方法。本发明提高了爆炸切割器的实用性与灵活性，可针对被爆破物体灵活组装。采用隔水充气橡胶袋将聚能穴内部水排出，解决了水下切割爆破中由于水的存在，导致聚能切割效果不佳的问题。具有成本低、效率高、稳定可靠、方便灵活的优秀特点，可以有效发挥聚能切割器的优势，提高工作效率，降低施工成本。

摘要： 本发明涉及水下爆炸试验与测试装置技术领域，具体涉及可用于水下近场接触爆炸试验的爆炸水箱，包括本体，本体为八棱柱结构，本体具有容纳腔；液压结构，位于容纳腔内，且液压结构的一端与本体的内壁连接，液压结构另一端上设有多个试验模型；加强结构，设于本体的外壁上；观察窗，设于本体上。将本体设置为八棱柱结构，不仅可以将水箱壁面在爆炸过程中起到作为模型边界使用的作用，而且能够增加爆炸空间，提高临界装药量。通过在本体内设置液压结构，并在液压结构上设置试验模型。进行水下近场接触爆炸试验时，调节试验模型的放置位置和试验模型与爆源的距离，从而得到不同试验数据。

摘要： 本发明公开了一种基于水下爆炸法的实验装置及爆炸能量标准化评价方法，包括球形炸药包、起爆组件、炸药试样定位组件、给水组件、抽水组件、ICP水下激波压力传感器、钢池，炸药试样定位组件安装在钢池上端，球形炸药包与炸药试样定位组件连接，ICP水下激波压力传感器安装在钢池底部。本发明通过限定药包初始条件，确保各类炸药完全爆轰，采用ICP型水下激波压力传感器记录压力时程曲线，精确计算各类炸药做功能力大小，同时通过不同品种炸药水下爆炸能量的测定，比较和评价各类炸药做功能水平，建立系列化炸药产品标准化评价平台，并且通过炸药水下爆炸能量标准化评价平台，为炸药工艺优化和配方优选提供思路，降低了炸药研制成本。

摘要： 一种用于离心机水下爆炸试验的耐深水压力爆炸装置，包括电雷管、起爆连接件、导爆索和炸药，所述的电雷管和导爆索之间通过起爆连接件固联；起爆连接件包括导爆索接头、雷管套和螺套；导爆索接头的前端设置有外螺纹，中心设置有通孔，导爆索设置在导爆索接头的中心通孔内；雷管套包括大直径的前端和小直径的尾端；雷管套的前端中部设置有容纳雷管的空腔，雷管套的尾端设置有中心通孔，用于穿接雷管起爆线；螺套穿过雷管套的尾端，通过内螺纹和导爆索接头前端的外螺纹配合联接，将雷管压贴在导爆索的端面上。本发明使得雷管和导爆索与水隔离且紧密贴合，克服了拒爆问题，确保了高静压水下爆破雷管起爆的可靠性。

摘要： 本发明提出一种考虑水下爆炸气泡射流砰击的水下结构物抗冲击计算方法，属于水下爆炸气泡动力学领域。包括：确定各项初始参数，建立气泡与结构耦合的计算模型，对气泡和结构表面进行离散；求解结构刚体运动，并对气泡形态和结构运动进行模拟；将气泡在流场中的诱导载荷分解为由气泡脉动产生的、与气泡内外压差相关联的脉动载荷及由气泡非球状运动产生的、与气泡边界运动相关联的射流载荷，辅以辅助函数法对两种载荷进行计算；将气泡载荷分解出的两部分分别输入到有限元分析程序中，进行抗冲击计算。本发明将复杂的气泡载荷按特性分解成射流和脉动两种载荷，并提出了在结构抗冲击计算中计入气泡射流影响的方法，使抗冲击计算结果与实际更符合。

摘要： 一种抗水下爆炸高速破片的防护液舱结构，属于舰船结构防护技术领域。本发明解决了现有防护液舱的防护性能差的问题。防护液舱内填充有吸收液体，且布置有若干内隔板及若干加强筋，内隔板及每个加强筋均沿船长方向布置，若干内隔板由上到下依次布置，若干加强筋与若干内隔板交错布置，每个内隔板的两侧分别与液舱外板和液舱内板固接，每个加强筋的两端分别与横舱壁固接。在沿着船长方向设置多组加强筋和内隔板，不仅能够改变爆轰产物与破片的运动轨迹，使其发生偏转，同时能够反射破片侵彻液舱时产生的激波，以此降低破片对后续侵彻液舱内板及防御纵壁时产生的破坏。

摘要： 一种抗水下爆炸冲击弯曲的弧形加强耐压舱壁结构，属于舰船结构防护技术领域。本发明解决了现有的液舱内板防护力较差的问题。它包括内面板、固设在内面板上靠近防护液舱一侧的防护结构、位于防护结构侧的若干第一加强筋及位于内面板侧的若干第二加强筋，其中防护结构包括水平布置且由上到下并排对接的若干弧形支撑板，第一加强筋与防护结构之间以及第二加强筋与内面板之间均为无间隙固接。本申请带有弧形支撑板的加强耐压舱壁结构能够更为高效地抵御爆轰过程和破片侵彻产生的冲击波及气泡载荷，除此之外，加强耐压舱壁结构本身就具有二层结构，面对更高质量、更高速度的破片来说，相当于有了二层舱壁阻隔，破片能量依次被弧形支撑板、内面板吸收，加强了液舱的水密性。