不同敏化方式的乳化炸藥水下爆炸能量測(cè)試

唐學(xué)軍+吳紅波

摘 要：利用水下爆炸測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)使用化學(xué)敏化劑亞硝酸鈉、物理敏化劑膨脹珍珠巖和玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，比較了在相同條件下三種敏化方式的乳化炸藥 的水下爆炸能量。研究結(jié)果表明：在相同條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥 敏化劑 水下爆炸能量

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0109-02

在我國現(xiàn)有的工業(yè)炸藥品種中，乳化炸藥作為一種油包水型抗水工業(yè)炸藥，因其具有優(yōu)良的爆炸、安全、環(huán)保性能，在工爆破中得到了廣泛的應(yīng)用。敏化劑作為乳化炸藥的重要組成部分對(duì)乳化炸藥水下爆炸能量產(chǎn)生重要的影響，而乳化炸藥的爆炸能量直接影響著水下爆破施工的效果。所以研究不同敏化劑對(duì)乳化炸藥性能的影響具有重要的實(shí)際意義。

對(duì)于乳化炸藥的水下爆炸性能測(cè)試方面，徐更光等人對(duì)炸藥水下爆炸沖擊波的傳播進(jìn)行了近似計(jì)算[1]；李澎研究了非理想炸藥水下爆炸能量的輸出結(jié)構(gòu)[2]；俞統(tǒng)昌，王曉峰等人研究了炸藥水下爆炸沖擊波的性能[3]。本文對(duì)不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到了水下沖擊波能和氣泡能等重要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)乳化炸藥的配方設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)以及工業(yè)生產(chǎn)都具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

乳化炸藥水下爆炸測(cè)試系統(tǒng)由爆炸水池、藥包和測(cè)量系統(tǒng)組成[4]，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過橫梁上的行車，將藥包放入水池中心水深2/3處，因?yàn)榇宋恢脕碜运婧退氐撞康姆瓷洳梢韵嗷サ窒鸞5]，可以滿足沖擊波能和氣泡能的測(cè)試要求[6-7]。藥包是由10 g乳化炸藥，測(cè)試系統(tǒng)由壓電式壓力傳感器傳感器、信號(hào)傳輸電纜、電荷放大器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示波器等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將實(shí)驗(yàn)儀器安裝調(diào)試好， 然后將藥包固定在鐵架子上，通過橫梁上的行車把藥包送到水中的預(yù)定位置，傳感器距離藥包中心0.5 m，然后使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處于等待采集狀態(tài)后，引爆炸藥（圖1）。

1.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)所用的乳化炸藥配方見表1。

敏化劑分為物理敏化劑和化學(xué)敏化劑，物理敏化劑為玻璃微球、膨脹珍珠巖，化學(xué)敏化劑為亞硝酸鈉。為了方便，將用膨脹珍珠巖、玻璃微球和亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥分別記為1#炸藥、2#炸藥和3#炸藥。其水下爆炸能量測(cè)試結(jié)果見表2。

2 結(jié)果分析

根據(jù)表2中的計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合比沖擊波能Es、比氣泡能Eb和水下爆炸能Et計(jì)算公式[8]，對(duì)采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算結(jié)果見表3，能量的分布圖見圖2。

d （1）

式中，ρW—水的密度；W—藥包重量（kg）；

R—傳感器至藥包中心的距離（m）；Pm—沖擊波峰值壓力（Mpa）。

（2）

其中，是由給定水池、裝藥量和位置確定的常數(shù)；為修正后的氣泡脈動(dòng)周期。

（3）

式中：k?—藥型系數(shù)，對(duì)于球形藥包k?=1；μ—沖擊波損失系數(shù)（μ·Es是單位質(zhì)量炸藥原本傳到水中的沖擊波能）

結(jié)合表3和圖3可知，在相同的條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。對(duì)于物理敏化方式而言，因?yàn)榕蛎浾渲閹r的顆粒尺寸大于玻璃微球，因此對(duì)于相同含量的添加量而言，單位體積炸藥中膨脹珍珠巖敏化的有效氣泡量相對(duì)較少，相應(yīng)地，其熱點(diǎn)的數(shù)目也較少，另一方面，由于膨脹珍珠巖粒徑比玻璃微球的大，在相同的條件下，膨脹珍珠巖的溫升也相對(duì)低些。因此，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量低于膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥。就化學(xué)敏化而言，因亞硝酸鈉需用的量很少，而且化學(xué)發(fā)泡的影響因素較多，針對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果來說，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量稍微低于玻璃微球敏化，但高于珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量。

3 結(jié)語

該文在試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上， 研究探討了不同敏化劑對(duì)乳化炸藥水下爆炸能量的影響，得出以下結(jié)論：在炸藥配比相同的條件下，采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量不同，其中使用玻璃微球敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最高，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥水下爆炸能量次之，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 李澎，徐更光.水下爆炸沖擊波傳播的近似計(jì)算[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2006，29（4） ： 21-24.

[2] 李澎.非理想炸藥水下爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)研究[D].北京：北京理工大學(xué)， 2006

[3] 俞統(tǒng)昌，王曉峰，王建靈.炸藥的水下爆炸沖擊波性能[J].含能材料，2003，11（4）：182-186.

[4] 吳紅波，顏事龍，劉鋒.敏化劑類型對(duì)乳化炸藥減敏程度的影響[J].中國礦業(yè)，2007，16（7）：94-97.

[5] 王建靈，趙東奎，郭煒，等.水下爆炸能量測(cè)試中炸藥入水深度的確定[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2002，25（2）：30-32.

[6] Boeksteiner G.Evaluation of underwater explosive performance of PBXW-115， ADA315885[R].Springfild：NTIS，1996

[7] 張立，汪大立.水下爆炸炸藥能測(cè)量消除邊界效應(yīng)的研究[J].爆破器材，1995，24（2）：1-6.

[8] 張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測(cè)試[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2006.endprint

摘 要：利用水下爆炸測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)使用化學(xué)敏化劑亞硝酸鈉、物理敏化劑膨脹珍珠巖和玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，比較了在相同條件下三種敏化方式的乳化炸藥 的水下爆炸能量。研究結(jié)果表明：在相同條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥 敏化劑 水下爆炸能量

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0109-02

在我國現(xiàn)有的工業(yè)炸藥品種中，乳化炸藥作為一種油包水型抗水工業(yè)炸藥，因其具有優(yōu)良的爆炸、安全、環(huán)保性能，在工爆破中得到了廣泛的應(yīng)用。敏化劑作為乳化炸藥的重要組成部分對(duì)乳化炸藥水下爆炸能量產(chǎn)生重要的影響，而乳化炸藥的爆炸能量直接影響著水下爆破施工的效果。所以研究不同敏化劑對(duì)乳化炸藥性能的影響具有重要的實(shí)際意義。

對(duì)于乳化炸藥的水下爆炸性能測(cè)試方面，徐更光等人對(duì)炸藥水下爆炸沖擊波的傳播進(jìn)行了近似計(jì)算[1]；李澎研究了非理想炸藥水下爆炸能量的輸出結(jié)構(gòu)[2]；俞統(tǒng)昌，王曉峰等人研究了炸藥水下爆炸沖擊波的性能[3]。本文對(duì)不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到了水下沖擊波能和氣泡能等重要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)乳化炸藥的配方設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)以及工業(yè)生產(chǎn)都具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

乳化炸藥水下爆炸測(cè)試系統(tǒng)由爆炸水池、藥包和測(cè)量系統(tǒng)組成[4]，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過橫梁上的行車，將藥包放入水池中心水深2/3處，因?yàn)榇宋恢脕碜运婧退氐撞康姆瓷洳梢韵嗷サ窒鸞5]，可以滿足沖擊波能和氣泡能的測(cè)試要求[6-7]。藥包是由10 g乳化炸藥，測(cè)試系統(tǒng)由壓電式壓力傳感器傳感器、信號(hào)傳輸電纜、電荷放大器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示波器等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將實(shí)驗(yàn)儀器安裝調(diào)試好， 然后將藥包固定在鐵架子上，通過橫梁上的行車把藥包送到水中的預(yù)定位置，傳感器距離藥包中心0.5 m，然后使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處于等待采集狀態(tài)后，引爆炸藥（圖1）。

1.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)所用的乳化炸藥配方見表1。

敏化劑分為物理敏化劑和化學(xué)敏化劑，物理敏化劑為玻璃微球、膨脹珍珠巖，化學(xué)敏化劑為亞硝酸鈉。為了方便，將用膨脹珍珠巖、玻璃微球和亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥分別記為1#炸藥、2#炸藥和3#炸藥。其水下爆炸能量測(cè)試結(jié)果見表2。

2 結(jié)果分析

根據(jù)表2中的計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合比沖擊波能Es、比氣泡能Eb和水下爆炸能Et計(jì)算公式[8]，對(duì)采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算結(jié)果見表3，能量的分布圖見圖2。

d （1）

式中，ρW—水的密度；W—藥包重量（kg）；

R—傳感器至藥包中心的距離（m）；Pm—沖擊波峰值壓力（Mpa）。

（2）

其中，是由給定水池、裝藥量和位置確定的常數(shù)；為修正后的氣泡脈動(dòng)周期。

（3）

式中：k?—藥型系數(shù)，對(duì)于球形藥包k?=1；μ—沖擊波損失系數(shù)（μ·Es是單位質(zhì)量炸藥原本傳到水中的沖擊波能）

結(jié)合表3和圖3可知，在相同的條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。對(duì)于物理敏化方式而言，因?yàn)榕蛎浾渲閹r的顆粒尺寸大于玻璃微球，因此對(duì)于相同含量的添加量而言，單位體積炸藥中膨脹珍珠巖敏化的有效氣泡量相對(duì)較少，相應(yīng)地，其熱點(diǎn)的數(shù)目也較少，另一方面，由于膨脹珍珠巖粒徑比玻璃微球的大，在相同的條件下，膨脹珍珠巖的溫升也相對(duì)低些。因此，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量低于膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥。就化學(xué)敏化而言，因亞硝酸鈉需用的量很少，而且化學(xué)發(fā)泡的影響因素較多，針對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果來說，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量稍微低于玻璃微球敏化，但高于珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量。

3 結(jié)語

該文在試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上， 研究探討了不同敏化劑對(duì)乳化炸藥水下爆炸能量的影響，得出以下結(jié)論：在炸藥配比相同的條件下，采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量不同，其中使用玻璃微球敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最高，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥水下爆炸能量次之，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 李澎，徐更光.水下爆炸沖擊波傳播的近似計(jì)算[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2006，29（4） ： 21-24.

[2] 李澎.非理想炸藥水下爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)研究[D].北京：北京理工大學(xué)， 2006

[3] 俞統(tǒng)昌，王曉峰，王建靈.炸藥的水下爆炸沖擊波性能[J].含能材料，2003，11（4）：182-186.

[4] 吳紅波，顏事龍，劉鋒.敏化劑類型對(duì)乳化炸藥減敏程度的影響[J].中國礦業(yè)，2007，16（7）：94-97.

[5] 王建靈，趙東奎，郭煒，等.水下爆炸能量測(cè)試中炸藥入水深度的確定[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2002，25（2）：30-32.

[6] Boeksteiner G.Evaluation of underwater explosive performance of PBXW-115， ADA315885[R].Springfild：NTIS，1996

[7] 張立，汪大立.水下爆炸炸藥能測(cè)量消除邊界效應(yīng)的研究[J].爆破器材，1995，24（2）：1-6.

[8] 張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測(cè)試[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2006.endprint

摘 要：利用水下爆炸測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)使用化學(xué)敏化劑亞硝酸鈉、物理敏化劑膨脹珍珠巖和玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，比較了在相同條件下三種敏化方式的乳化炸藥 的水下爆炸能量。研究結(jié)果表明：在相同條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥 敏化劑 水下爆炸能量

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0109-02

在我國現(xiàn)有的工業(yè)炸藥品種中，乳化炸藥作為一種油包水型抗水工業(yè)炸藥，因其具有優(yōu)良的爆炸、安全、環(huán)保性能，在工爆破中得到了廣泛的應(yīng)用。敏化劑作為乳化炸藥的重要組成部分對(duì)乳化炸藥水下爆炸能量產(chǎn)生重要的影響，而乳化炸藥的爆炸能量直接影響著水下爆破施工的效果。所以研究不同敏化劑對(duì)乳化炸藥性能的影響具有重要的實(shí)際意義。

對(duì)于乳化炸藥的水下爆炸性能測(cè)試方面，徐更光等人對(duì)炸藥水下爆炸沖擊波的傳播進(jìn)行了近似計(jì)算[1]；李澎研究了非理想炸藥水下爆炸能量的輸出結(jié)構(gòu)[2]；俞統(tǒng)昌，王曉峰等人研究了炸藥水下爆炸沖擊波的性能[3]。本文對(duì)不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到了水下沖擊波能和氣泡能等重要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)乳化炸藥的配方設(shè)計(jì)、性能預(yù)測(cè)以及工業(yè)生產(chǎn)都具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

乳化炸藥水下爆炸測(cè)試系統(tǒng)由爆炸水池、藥包和測(cè)量系統(tǒng)組成[4]，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過橫梁上的行車，將藥包放入水池中心水深2/3處，因?yàn)榇宋恢脕碜运婧退氐撞康姆瓷洳梢韵嗷サ窒鸞5]，可以滿足沖擊波能和氣泡能的測(cè)試要求[6-7]。藥包是由10 g乳化炸藥，測(cè)試系統(tǒng)由壓電式壓力傳感器傳感器、信號(hào)傳輸電纜、電荷放大器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示波器等組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先將實(shí)驗(yàn)儀器安裝調(diào)試好， 然后將藥包固定在鐵架子上，通過橫梁上的行車把藥包送到水中的預(yù)定位置，傳感器距離藥包中心0.5 m，然后使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處于等待采集狀態(tài)后，引爆炸藥（圖1）。

1.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)所用的乳化炸藥配方見表1。

敏化劑分為物理敏化劑和化學(xué)敏化劑，物理敏化劑為玻璃微球、膨脹珍珠巖，化學(xué)敏化劑為亞硝酸鈉。為了方便，將用膨脹珍珠巖、玻璃微球和亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥分別記為1#炸藥、2#炸藥和3#炸藥。其水下爆炸能量測(cè)試結(jié)果見表2。

2 結(jié)果分析

根據(jù)表2中的計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合比沖擊波能Es、比氣泡能Eb和水下爆炸能Et計(jì)算公式[8]，對(duì)采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸參數(shù)進(jìn)行計(jì)算結(jié)果見表3，能量的分布圖見圖2。

d （1）

式中，ρW—水的密度；W—藥包重量（kg）；

R—傳感器至藥包中心的距離（m）；Pm—沖擊波峰值壓力（Mpa）。

（2）

其中，是由給定水池、裝藥量和位置確定的常數(shù)；為修正后的氣泡脈動(dòng)周期。

（3）

式中：k?—藥型系數(shù)，對(duì)于球形藥包k?=1；μ—沖擊波損失系數(shù)（μ·Es是單位質(zhì)量炸藥原本傳到水中的沖擊波能）

結(jié)合表3和圖3可知，在相同的條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。對(duì)于物理敏化方式而言，因?yàn)榕蛎浾渲閹r的顆粒尺寸大于玻璃微球，因此對(duì)于相同含量的添加量而言，單位體積炸藥中膨脹珍珠巖敏化的有效氣泡量相對(duì)較少，相應(yīng)地，其熱點(diǎn)的數(shù)目也較少，另一方面，由于膨脹珍珠巖粒徑比玻璃微球的大，在相同的條件下，膨脹珍珠巖的溫升也相對(duì)低些。因此，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量低于膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥。就化學(xué)敏化而言，因亞硝酸鈉需用的量很少，而且化學(xué)發(fā)泡的影響因素較多，針對(duì)本試驗(yàn)結(jié)果來說，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量稍微低于玻璃微球敏化，但高于珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量。

3 結(jié)語

該文在試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上， 研究探討了不同敏化劑對(duì)乳化炸藥水下爆炸能量的影響，得出以下結(jié)論：在炸藥配比相同的條件下，采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量不同，其中使用玻璃微球敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最高，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥水下爆炸能量次之，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 李澎，徐更光.水下爆炸沖擊波傳播的近似計(jì)算[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2006，29（4） ： 21-24.

[2] 李澎.非理想炸藥水下爆炸能量輸出結(jié)構(gòu)研究[D].北京：北京理工大學(xué)， 2006

[3] 俞統(tǒng)昌，王曉峰，王建靈.炸藥的水下爆炸沖擊波性能[J].含能材料，2003，11（4）：182-186.

[4] 吳紅波，顏事龍，劉鋒.敏化劑類型對(duì)乳化炸藥減敏程度的影響[J].中國礦業(yè)，2007，16（7）：94-97.

[5] 王建靈，趙東奎，郭煒，等.水下爆炸能量測(cè)試中炸藥入水深度的確定[J].火炸藥學(xué)報(bào)，2002，25（2）：30-32.

[6] Boeksteiner G.Evaluation of underwater explosive performance of PBXW-115， ADA315885[R].Springfild：NTIS，1996

[7] 張立，汪大立.水下爆炸炸藥能測(cè)量消除邊界效應(yīng)的研究[J].爆破器材，1995，24（2）：1-6.

[8] 張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測(cè)試[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2006.endprint