摘要：通过对不同装药战斗部壳体对水中兵器的爆炸威力进行实验研究，分析了冲击波峰值的压力、冲击波能量、气泡能量、总比能量和相对总能量等爆炸特性。结果表明，爆炸后不同电荷的峰值压力具体情况不同。在爆炸后，炮弹弹头具有特定的气泡能量，相对于裸露爆炸物的总比能量有不同程度的下降，因此，可以看出弹头壳对水武器爆炸的影响比冲击能量、特定气泡能量和总比能量更为重要。因此，本文研究了水下武器的爆发力以及弹头壳是否需要简化等问题，研究结果对我国的战斗部水下爆炸力的评估具有一定的参考意义。
关键词：装药战斗部壳体；水中兵器；爆炸威力
当爆炸物在水下爆炸时，会产生冲击波和气泡脉动压力波。这两波型虽然动作时间和频率都不同，但是会在一定程度上破坏目标。水中兵器的炸药填充在金属外壳中，这就表明炮弹的材料和厚度特征对武器的爆炸力有一定影响，因此，有必要研究弹头外壳的水下爆炸力[1]。
1.实验方法
爆炸实验是在某个海域的实验船进行的。该实验使用了四种不同装药战斗部的水中兵器，分别是复合PBX，梯形黑铝，热塑性黑铝和TNT。爆炸实验中炸药的形状为圆柱形。通过10台PCB138A压力传感器和采集设备测量不同爆炸点水中的冲击波压力。在实验过程中，起重机将测试电缆、压力传感器、被测爆炸物等测量装置框架悬挂在水中，测量系统完成信号的采集、存储、计算等后，通过一定的爆炸方法，在每个实验中选择基本相同的7个测量点，传感器悬挂在固定在尼龙电缆上的浮球下面。电缆的一端固定在目标船的船侧，另一端连接在悬挂的爆炸袋上。第一个传感器连接到爆炸袋的距离为16米，各个传感器之间的间距为4米[2]。
2.无限水域中小当量炸药( 无壳) 的水下爆炸特性
炸药在水下爆炸时释放的能量分为两部分，一部分以冲击波的形式释放，称为冲击波能量；另一部分是在爆炸产生的泡沫中，称为泡沫能量。不同爆炸物中冲击波峰值压力随距离的增加而减小。冲击波峰值压力的顺序来自复合PBX，梯形黑铝，热塑性黑铝和TNT，但可能会存在个别测量点重叠的现象。不同炸药从大到小的冲击波能量比是复合PBX、梯形黑铝、热塑性黑铝和TNT，但复合PBX、梯形黑铝和热塑性黑铝炸药的复合冲击波能量比传统的TNT炸药的冲击波能量大得多。当距离系数小于4 m / kg时，热塑性黑铝炸药的比冲击波能量小于复合PBX和梯形黑铝。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 当距离系数大于4 m / kg时，TNT炸药比复合PBX和梯形黑铝低得多。可以看出，复合PBX与梯形黑铝的特定冲击波能量不仅比传统电荷大得多，而且其值也相对稳定，并且几乎不随距离的变化而变化。
特定气泡能量可定义为每单位质量的气泡能量。不同爆炸物的泡沫能量和TNT与泡沫能量的比率都与泡沫能量有关。不同测量点处爆炸物的总能量是冲击波能量与该点处的气泡能量之和。为了使实验结果更科学，还需要计算比能，将总比能定义为特定冲击波能量和该点处的特定气泡能量的总和。在不同爆炸物与不同测量点的总比能除以该点TNT的总比能，就能得到相对的总能量，即对不同爆炸物能量的综合评价[3]。
3.无限水域中带壳体战斗部的水下爆炸特性
实验方法和操作条件如第2节所述设定。所用的测量设备与传感器和爆炸实验相同，唯一的区别是爆炸物在近岸水域进行了测试，弹头实验在深海水中。海水中冲击波的平均传播速度计算为海水中的声速。在计算爆炸装药爆炸后不同点的冲击能量时，海水密度计算为1000 kg / m3。不同弹头冲击波峰值压力随着爆炸距离的增加而减小，冲击波峰值压力的定律来自复合PBX，梯形黑铝，热塑性黑铝和TNT。在爆炸物略有不同的情况下，得到了与爆炸性实验数据相同的分析结果以及得到了四种弹头电荷的比冲量能量、比气泡能量、总比能量和相对总能量参数。随着能量程度的不同，大部分能量用于套管的加热、爆炸和燃烧。可以看出，弹头壳对水的爆炸力的影响仍然相对较大。除冲击波能量外，冲击波的顺序与爆炸物的顺序不同，但其他参数与爆炸物基本相同[4]。
结论：
通过对不同装药战斗部壳体对水中兵器的爆炸威力进行实验研究，可以得出以下几点结论。
首先，冲击波峰值压力会随对比距离（或爆炸距离）的增加而减小，但指数和系数均不同。同时，爆炸物的峰值压力从大到小变化，分别是复合PBX，梯形黑铝，热塑性黑铝和TNT。壳弹头的峰值压力是热塑性黑铝，复合材料PBX，梯形黑铝和TN、，但热塑性黑铝的冲击波压力衰减得更快并且持续下降。
其次，不同装药弹头的炮弹对水下爆炸力的影响不同。在实际爆炸实验中，复合PBX、梯形黑铝、热塑性黑铝和TNT的总比能分别比25％，21％，15％和15％。因此，在评估水下爆炸中水下武器的爆炸力时，必须考虑弹头壳因素以及比冲击能量、特定气泡能量和总比能量。本文研究了水下武器的爆发力以及弹头壳是否需要简化等问题，研究结果对我国的战斗部水下爆炸力的评估具有一定的参考意义。
参考文献：
[1]项大林，荣吉利，李健，等.金属壳体装药水下爆炸的冲击波特性[J].爆炸与冲击，2012，32(1):67-72.
[2]盛振新，刘荣忠，郭锐.壳体厚度和爆炸深度对水下爆炸冲击波的影响[J].火炸药学报，2011，34(3):45-47.
[3]梁斌，卢永刚，杨世全，等.不同壳体装药爆炸威力的数值模拟及试验研究[J].火炸药学报，2008，31(1):6-11.
[4]张奇，覃彬，孙庆云，等.战斗部壳体厚度对爆炸空气冲击波的影响[J].弹道学报，2008，20(2):17-19.
论文作者:谢锐
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
标签：能量论文; 冲击波论文; 爆炸物论文; 水下论文; 梯形论文; 弹头论文; 炸药论文; 《防护工程》2019年第4期论文;