负压环境下爆炸容器内爆炸冲击波传播规律及筒体动态响应研究

Explosive vessel is a type of special internal high-pressure antiknock container, explosion harmful effects can be effectively attenuated by vacuum extraction technology. In actual operation, it is very difficult to pump an explosive container into an absolute vacuum or high vacuum. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study the cylinder dynamic response and the shock wave propagation law in explosive container under the negative pressure. To better delve into the shock wave propagation law with single detonator or small charge under various vacuum conditions, we design and manufacture a small explosive vacuuming simulator. Then, the influence of the explosive quantity and charge location on explosion shock wave propagation process are studied in the 5 kg TNT equivalent spherical explosive container. Vibration and strain produced on the inner and outer surfaces of the cylinder shell, explosive container bottom base vibration under the condition of negative pressure are tested by acceleration sensors, strain gauges, blasting vibration testers. Meanwhile, the possible coupling relationship between the explosion vessel vibration and the explosion noise is analyzed. Through this project research, we will establish the explosive detonation theory and the shock wave propagation theory for explosive container with negative pressure environment, form a set of development theory and harmful effect control technology for explosive container under negative pressure environment, which guide the engineering practice , such as vacuum explosion welding.

爆炸容器一类特殊的内高压抗爆容器，采用抽真空技术可有效衰减爆炸产生的各类危害效应。而实际运行中，将爆炸容器抽成绝对真空或较高真空度非常困难。因此，研究负压环境下爆炸容器内冲击波传播规律及筒体动态响应，具有重要理论意义和实用价值。本课题首先设计制造小型爆炸抽真空模拟装置，借助该装置开展单发雷管或小药量下，不同真空度下爆炸冲击波传播规律；继而在5kgTNT当量球形爆炸容器内，研究不同真空度下的不同药量和药包位置对爆炸冲击传播过程的影响。采用加速度传感器、应变片、爆破振动测试仪等分别测试负压环境球形爆炸容器在爆炸载荷作用下筒体内外壁面振动、内外壁面应变、容器基础振动等特征参数，分析爆炸容器振动与爆炸噪声之间可能存在的耦合关系。通过本课题的研究，拟建立负压环境爆炸容器内炸药爆轰理论及冲击波传播理论，形成一套负压环境下爆炸容器研制理论及有害效应控制技术，以指导真空爆炸焊接等工程实践。

爆炸容器一类特殊的内高压抗爆容器，采用抽真空技术可有效衰减爆炸危害效应。研究负压环境下爆炸容器内冲击波传播规律及筒体动态响应，可丰富负压炸药爆炸理论，亦可指导真空爆炸加工、高原爆破等工程实践。本项目研制了34.8L可调真空度爆炸罐和4m直径、5kgTNT当量真空爆炸容器，通过爆炸冲击波、振动、噪声以及应变等参数测试，分析爆炸振动与噪声间耦合关系，得出以下主要结论：.（1）采用小型爆炸罐测试负压下爆炸压力波、振动和噪声等参数，结果表明：不同真空度下，单发雷管产生的爆炸压力波变化趋势近似一致，呈多峰结构，最大值出现在第二个峰；随着真空度增加，峰值压力逐渐下降，真空度较高时，压力波衰减明显，呈明显的振荡现象；随着真空度提高，筒体振动速度、持续时间以及爆炸噪声声压级均逐渐下降。.（2）采用5kgTNT当量球形爆炸容器，开展不同负压和药量下内爆实验，结果表明：当初压不变时，随着比例距离增大，比冲量逐渐下降；当比例距离不变时，比冲量随着初压降低而降低；随着真空度提高，壁面振动峰值、震荡幅度、持续时间以及最大噪声声压级呈降低趋势。.（3）研究球形真空爆炸容器内负压环境对化学敏化乳化炸药爆炸性能影响，结果表明：随着压力不断降低，乳化炸药爆速呈现先升高，后下降，再上升趋势，而猛度值总体呈上升趋势；负压环境下，乳化炸药中部分“有效”热点有可能逸散，部分“无效”热点也有可能成长为“有效”热点。.（4）采用AUTODYN模拟了不同初始环境压力的自由场爆炸冲击波超压值和波阵面运动规律，结果表明：在同一测点，TNT超压值会随环境压力降低而降低，而波阵面运动速度会随着环境压力降低而升高，当环境为绝对真空时，冲击波以爆炸产物为介质进行传播，其传播距离与时间呈线性关系。.（5）开展了负压和常压环境下的H62黄铜/201不锈钢爆炸焊接实验，结果表明：负压下制备的铜钢复合板材料在拉伸强度等力学性能要优于常压条件。