聚能切割參數(shù)設(shè)計(jì)

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1、解放軍理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章影響線型聚能裝藥侵徹能力的因素圖2.1線型聚能裝藥的基本構(gòu)形Fig.2.1Thebasicfigurationoflinearshapedcharge藥型罩炸藥對稱面xyz爆炸切割是利用聚能原理來切割堅(jiān)硬物質(zhì)的爆炸新技術(shù)。由于切割都是沿著一個(gè)面切割出一條窄縫來，因此，多采用平面對稱型藥型罩。線型聚能裝藥是一種長條形帶有空腔的裝藥，在空腔中嵌有金屬藥型罩。藥型罩的形狀可以是圓弧形或各種不同頂角的楔形，藥型罩的材料可以是銅、鋼、鋁、鉛等。利用這種裝藥可制成各種爆炸切割器，圖2.1為線型聚能裝藥的基本構(gòu)形

2、。2.1線型聚能裝藥作用的基本原理圖2.2LSC藥型罩壓垮和射流形成特性Fig.2.1LinercollapseandjetformationcharacteristicofaLSC杵體主射流外殼斷裂射流(a)起爆初時(shí)(b)射流形成(c)射流斷裂當(dāng)炸藥起爆后，爆轟波一方面沿著炸藥的長度方向傳播，另一方面沿著藥型罩運(yùn)動(dòng)，聚能作用使爆炸能量向藥型罩會(huì)聚，爆轟產(chǎn)物以高達(dá)幾十萬大氣壓的壓力作用于藥型罩，并將其壓垮，而后向?qū)ΨQ軸閉合運(yùn)動(dòng)，并在對稱平面內(nèi)發(fā)生高速碰撞，藥型罩內(nèi)壁附近的金屬在對稱平面上擠出一塊向著裝藥底部以高速運(yùn)動(dòng)的片狀射流，通

3、常稱之為“聚能刀”。它一般是呈融熔狀態(tài)（熱塑狀態(tài)）的高速金屬射流，其頭部速度大約3000～5000m/s，集中了很高的能量。金屬射流在飛行中不斷拉長，當(dāng)它與金屬靶板發(fā)生相互作用時(shí)，迫使靶板表面壓力突然達(dá)到幾百萬大氣壓。在高壓作用下，靶板表面金屬被排開，向側(cè)表面堆積，而飛濺和汽化的不多。隨著射流和靶板的連續(xù)作用，金屬射流不斷損失能量并依附在金屬斷裂面上。爆炸切割器正是依靠這種片狀的“聚能刀”，實(shí)現(xiàn)對金屬的切割作用。圖2.2為線型聚能裝藥射流形成和拉伸斷裂的示意圖，圖中所采用的起爆方式為典型的端部點(diǎn)起爆共80頁第23頁解放軍理工大學(xué)碩

4、士學(xué)位論文方式?？梢钥闯?，藥型罩的壓垮由一端向另一端逐步發(fā)展，射流在運(yùn)動(dòng)過程中拉伸，當(dāng)達(dá)到射流材料的最大屈服強(qiáng)度時(shí)，射流發(fā)生斷裂。2.2線型聚能射流的主要參數(shù)線型聚能射流參數(shù)是研究射流切割的主要因素，對于端部起爆的線型聚能裝藥而言，可以采用滑移爆轟理論來研究射流的主要參數(shù)。yyzsxABOαα爆轟方向藥型罩炸藥βxzBCDOζvf圖2.3聚能線型切割器示意圖Fig.2.3SketchmapofLSCcutterA設(shè)線型聚能裝藥引爆后，經(jīng)一定距離爆轟波趨于定常，波面為平面，坐標(biāo)Oxyz隨爆轟波陣面一直運(yùn)動(dòng)，Oyz為切割器的橫截面，O

5、xy為對稱面，為金屬藥型罩的頂半角。見圖2.3。由圖2.3可以看出，藥型罩平面的單位法向量為，（2.1）直線OA在Oyz平面上，其方程為，（2.2）因此，可得壓垮平面OAC的方程式，（2.3）則平面OAC的單位法向量為，（2.4）共80頁第23頁解放軍理工大學(xué)碩士學(xué)位論文設(shè)藥型罩的折轉(zhuǎn)角為（如圖2.4），則有，（2.5）即得，（2.6）設(shè)壓垮平面OAC與對稱平面OCD構(gòu)成的夾角為，此即為碰撞棱OC的V形角之半，（2.7）按照經(jīng)典射流理論，射流質(zhì)量由下式給出，（2.8）式中ML為藥型罩質(zhì)量，將（2.7）式代入（2.8），可得射流質(zhì)量

6、為，（2.9）在高壓作用下，藥型罩材料可近似為理想不可壓縮流體。藥型罩OB在其垂直法平面（即Oxs平面）內(nèi)的運(yùn)動(dòng)可按飛板飛行曲線的一般理論來求解。在圖2.4中，s=f(x)為飛行曲線，炸藥爆轟產(chǎn)物xvdsθ爆轟方向s=f(x)圖2.4飛板飛行曲線及彎折角θ圖Fig.2.4Flightcurveandbendingangleofflyingplateyxy′x′-βj→j→′δv′fδjx′v′sy′δszv′j圖2.5坐標(biāo)關(guān)系與二維碰撞圖Fig.2.5Coordinaterelationand2Dcollisionplot（2.1

7、0）式中為飛板彎折角。碰撞來流速度在Oxyz坐標(biāo)系中可表示為，（2.11）由于切割器以O(shè)xy面為對稱面，兩邊的藥型罩在在飛行中將在Oxy面上發(fā)生碰撞，在Oxy共80頁第23頁解放軍理工大學(xué)碩士學(xué)位論文平面上的碰撞點(diǎn)連線（在二維碰撞時(shí)為駐點(diǎn)連線，以下稱為碰撞棱）的方程式為，（2.12）其中為藥型罩與對稱面之間的夾角，碰撞棱與x軸的夾角為，（2.13）如果建立一個(gè)新坐標(biāo)系Ox'y'z'，其中x'，y'軸是x，y軸繞z軸轉(zhuǎn)過角而求得的（如圖2.5）。（2.14）取該坐標(biāo)系相對Oxyz坐標(biāo)以u的速度沿x'軸的正方向運(yùn)動(dòng)，其中為，（2.15

8、）將式（2.14）代入式（2.11）中并減去，可以獲得在新坐標(biāo)系中的碰撞前來流速度為，（2.16）因此，這個(gè)三維碰撞在Ox'y'z坐標(biāo)系中就變?yōu)閬砹鳛榈亩S軸對稱碰撞，且有解（如圖2.5），（2.17）式中－藥型罩厚度，－碰撞后藥型罩的出流厚度，－