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爆破器材990 6 0 5 爆破器材 EXPLO SI VE M A T ERI A LS 1999年 第2 8 卷 第6 期 Vo l . 2 8 No . 6 1999 聚能罩壁厚对切割深度的影响 李彬峰 潘国斌 [摘 要] 文章通过试验研究了聚能罩壁厚对切割深度的影响,并进行了相关分析和回 归计算,同时给出了该条件下的相关系数,从而可根据切割深度去寻求合适的罩壁厚 度,做到科学、合理、经济地选择参数。 [关键词] 聚能罩 壁厚 切割深度 A Study of the Influence of Wall-thickness of Shaped Charge Liner on the Depth of Cutting Li Bi n f e n g Re s e a r c h a n d D e s i g n I n s t i t u t e o f Ra i l w a y Co n s t r u c t i o n (Be i j i n g ,10 2 6 0 0 ) Pa n G u o b i n Xi ’a n M i n i n g I n s t i t u t e Xi ’a n ,7 10 0 54) [A BST RA CT ] T h e i n f l u e n c e o f w a l l -t h i c k n e s s o f s h a p e d c h a r g e l i n e r o n t h e d e p t h o f c u t t i n g w a s s t u d i e d b y t e s t ,a n d t h e r e l a t e d a n a l y s i s a n d r e g r e s s i o n c a l c u l a t i o n w e r e a l s o c a r r i e d o u t , a n d i n t h e m e a n t i m e ,t h e r e l a t i v e c o e f f i c i e n t ,s i g n i f i c a n c e e x a m i n a t i o n a n d t h e v a l u e o f c o n f i d e n c e r e g i o n ,e t c .w e r e g i v e n ,w h i c h c a n b e a s e d t o f i n d o u t t h e s u i t a b l e w a l l -t h i c k n e s s o f t h e l i n e r a c c o r d i n g t o t h e d e p t h o f c u t t i n g . [K EY W O RD S] s h a p e d c h a r g e l i n e r ,w a l l t h i c k n e s s ,c u t t i n g d e p t h 1 引言 聚能切割的效果直接和炸药及其装药的类型有关。根据爆轰基本原理和不可压缩 流体的有关理论,炸药的爆速越高,它所形成的射流速度也越高。当然,切割效果也 就越好。在炸药及其装药不变的情况下,它的切割深度受药型罩的材质、顶角、炸 高、药型罩的壁厚、炸药的装药密度、有罩与无罩等多种因素的影响。其中材质、装 药密度、有罩与无罩等对切割效果的影响已作过较多研究,而顶角、炸高、壁厚对切 割深度影响虽也作过研究,但其结果仍呈现出分散、极不一致的情景,给直接引用带 来诸多不便。限于篇幅,本文仅研究聚能罩壁厚对其切割深度的影响[1]。 文献〔2 〕中曾提到了药型罩壁厚对射流性能和威力会产生显著的影响。并且指 出药型罩的最佳壁厚是随着药型罩材料的比重的减小而增加,采用顶部薄、底部厚 的变壁厚药型罩能提高穿孔深度。但在实际加工中,变壁厚无疑将加大加工难度,影 f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 1/7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50 爆破器材990 6 0 5 响其加工精度。这里仅在罩顶角6 0 、炸高为零的条件下,针对5种不同的壁厚分别进 行试验、观察,得出最佳壁厚与切割效果 深度 的关系。 2 背景资料及试验设计 2 .1 金属罩的材料 根据聚能装药对药型罩材料密度大、塑性好、且在形成射流过程中不汽化等要 求,再考虑到经济因素,选用铁皮作药型罩。 2 .2 靶板材料 采用厚度为2 0 m m 的A 3钢(10 0 m m 2 0 0 m m )。 2 .3 炸药 试验采用RD X/T NT (50 /50 ),散装,密度为ρ0=1.0 g . c m -3。两种炸药的有 关性能参数如表1。 表1 选用炸药的有关性能参数 炸药 名称 O .B. 爆热 /k J.k g -1 爆温 /K 爆轰压 /M Pa 爆容 /d m 3 . k g -1 作功能力 /c m 3 临界直径 /m m 猛度 /m m T NT -7 3.9% 410 0 ~456 4 3357 7 30 ~7 5016 7 8 030 01016 RD X -2 1.6 % 5146 ~6 32 2415090 0337 0 048 01.0 ~1.5 2 4.9 其中T NT 是应用最多的军用单体炸药和工业炸药的敏化剂。一般呈淡黄色鳞片状 晶体。T NT 热安定性很高,火焰作用于T NT 可使其在空气中平稳爆轰,在密闭情况下 或大量堆积时燃烧可转化为爆轰。而RD X是应用最广泛的一种高能炸药,为白色粉状 结晶。其爆炸威力大、化学稳定性好,但因感度较高不能单独使用。由于RD X具有较 高的爆炸能量,T NT 具有较低的机械感度和较好的铸装工艺性能,故T NT 和RD X的混 合物兼有二者的优点。 2 .4 起爆方式 采用8 #瞬发电雷管直接引爆主装药的起爆方式,尽量在顶部中点起爆,即棱上起 爆 区别于端面起爆方式,该方式因端部效应影响,将削弱有效侵彻药型罩的长度 或 中心起爆,它有利于侵彻作用对称性,可均匀施压。 2 .5 起爆电源 起爆电源采用M FB-2 0 0 型发爆器。 2 .6 药型罩形状 考虑加工方便,采用面对称轴向聚能药型罩,如图1。外壳用与药型罩本身厚度相 同的铁皮。外壳与药罩间进行焊接,紧密固定。药型罩形状为V型,做成的药包外壳 呈长方体状,其尺寸为16 5 m m 45 m m 6 0 m m 。 f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 2 /7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50 爆破器材990 6 0 5 图1 切割装药结构示意图 2 .7 炸高 为方便起见,试验选用零炸高。具体试验装置如图2 。为防止药型罩、支架、靶板 三者在起爆前产生错位、塌落,采用起爆线进行捆扎,以使其相对固定。 图2 试验装置图 3 试验结果与数据处理 文献〔2 〕中虽提出了罩壁厚变化对切割深度影响的定性描述采用顶部薄、底部 厚的变壁厚药型罩能提高穿孔深度。但实际加工过程中,变壁厚将加大加工难度,影 响加工精度。这里仅在罩顶角6 0 、母线长36 m m 、炸高为零的前提下,对5种不同壁 厚分别进行试验,企图得出最佳壁厚与切割深度的关系。 3.1 试验结果 试验参数及结果列于表2 ,从试验结果可以看出,药型罩的切割深度随罩壁厚增大 而增加 本试验中外壳的厚度有变化,但罩的直径未变化 。 表2 罩壁厚变化对切割深度的影响 编号 金 属 罩装 药靶 板 炸高 /m m 切割 深度 /m m 材料 顶角 壁厚 /m m 长度 /m m 质量 /g 材料 厚度 /m m f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 3/7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50 爆破器材990 6 0 5 0 2 0 3 0 4 铁皮 6 0 0 .616 5140A 32 00 10 .2 10 .4 10 .6 17 18 19 铁皮 6 0 0 .816 5140A 32 00 11.2 11.4 11.4 2 0 2 1 2 2 铁皮 6 0 1.016 5140A 32 00 11.8 11.9 12 .1 2 3 2 4 2 5 铁皮 6 0 1.216 5140A 32 00 12 .5 12 .5 12 .7 2 6 2 7 30 铁皮 6 0 1.416 5140A 32 00 12 .9 12 .8 13.0 3.2 数据处理 令罩壁厚δ=x ,切割深度H =y ,则f (δ,H )=f (x ,y ),列表3进行计算,其 中切割深度取表2 中同组试验的平均值。 表3 计算列表 Nxyx 2 y 2 x y 1 0 .610 .4 0 .3610 8 .16 6 .2 4 2 0 .811.3 0 .6 4 12 7 .96 9.0 4 3 1.011.9 1.0 0141.6 1 11.90 4 1.212 .61.44 158 .7 615.12 5 1.4 12 .9 1.9616 6 .41 18 .0 6 ∑ 5.059.1 5.407 0 2 .906 0 .36 由上表,据相关系数 f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 4/7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50 爆破器材990 6 0 5 可计算得出相关系数r =0 .958 ,由此可见,壁厚与切割深度是正相关的。选取模型y =a +b x +ε,ε~N(0 ,σ2)。可由试验结果 样本 得到上式 一元线性回归模型 中 a 、b 的估计,,最后即得H 关于δ的线性回归方程。为计算方便引 入下列符号 (1) (2 ) (3) 这样即可得a ,b 的估计 (4) f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 5/7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50 爆破器材990 6 0 5 (5) 将表3数据代入式 1 至式 5 ,得 Sx x=0 .40 Sx y=1.2 6 =3.15 =8 .6 7 这样即可得到回归直线方程 =8 .6 7 +3.15x 又Sy y=4.34,而且知道Sx y=1.2 6 ,=3.15,即得 下面将对回归效果是否显著加以检验,取α=0 .0 5。由前面计算知=3. 15,Sx x=0 .40 ,()2=0 .12 4,查表得t 0 .0 5/2(n -2 )=t0 .0 2 5(3)=3.18 42 , 由假设H 0∶b =0 的拒绝域为 故拒绝H 0∶b =0 ,认为回归效果是显著的,即H 随δ的变化是线性的。这时可由 f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 6 /7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50 爆破器材990 6 0 5 给出b 的置信度为1-α=0 .95的置信区间为(1. 38 ,4.92 )。 这样对于给定的点δ=δ0,可以以一定的置信度预测对应的H 的观测值的取值范围 (即所谓预测区间)。从而由切割深度去寻求合适的壁厚δ的值,做到科学、合理、 经济地选择参数。 4 分析与讨论 通过试验,研究了切割深度与罩壁厚的关系,并通过线性回归等数学方法作了处 理,得出了该种条件下的回归方程,并给出了相关系数、显著性检验及值的置信区间 等。从而可依需要的切割深度去选择恰当的壁厚,以做到科学、合理、经济地选择参 数。 此外,还可以看出,在试验条件下切割深度随罩壁厚的变化呈线性关系,那么是不是 越大越好呢 回答是否定的。因为受试验条件制约,只是给出了所选5种壁厚条件下的 实验结果。是否随罩壁厚继续增大,切割深度也随之增大 会不会有拐点出现 会不会 存在最佳壁厚 所有这些还待进一步研究商榷。同时如在批量应用聚能药包时,所用金 属的昂贵费用也同样影响着罩壁厚的选择。 作者单位李彬峰 铁道建筑研究设计院 北京,10 2 6 0 0 潘国斌 西安矿业学院 西安,7 10 0 54 参考文献 1 李彬峰.聚能药包试验研究及其应用∶[学位论文].西安西安矿业学院,1999 2 龙维祺.特种爆破技术.北京冶金工业出版社,1993,16 0 f i l e / / / E| / q k / b p q c / b p q c 99/ b p q c 990 6 / 990 6 0 5. h t m (第 7 /7 页)2 0 10 -3-2 2 15 50 50
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