实验七.水中爆炸冲击波压力测量

第七章 炸药的爆炸作用炸药发生爆炸时所形成的高温高压气体产物，必然对周围的介质产生强烈的冲击和压缩作用。

若物体与爆炸的炸药接触或相距较近时，由于受到爆轰产物的直接作用，物体便产生运动、变形、破坏和飞散；若物体离爆炸源较远时，则受爆轰产物的直接破坏作用就不明显。

但是，当炸药在可压缩的介质（如空气、水等）中进行爆炸时，由于爆轰产物的膨胀，压缩周围的介质并在介质中形成冲击波，此冲击波在介质中传播，便可以对较远距离的物体产生破坏作用。

因此，炸药爆炸对周围物体的作用，既可以表现在较近的距离上，又可以表现在离炸药较远的距离上。

习惯上将炸药爆炸时对周围物体的各种机械作用称为炸药的爆炸作用。

通过分析知道，炸药的爆炸作用与炸药的装药量、炸药的性质、炸药装药的形状（在一定的距离上），以及爆炸源周围介质的性质等因素有关。

通过对炸药爆炸作用的研究，可以正确地评价炸药的性能，为合理使用炸药和充分发挥其效能，以及为各种装药设计提供必要的理论依据。

7.1爆炸冲击波在介质分解界面上的初始参数炸药爆炸时，在与之接触的介质中必然要产生冲击波，在爆轰产物中可产生冲击波或稀疏波。

（研究初始参数对评定炸药爆炸对邻近介质的作用，冲击波传播规律很有益处）介质中的初始冲击波参数取决于炸药的爆轰参数和介质的性质（力学性质：压缩性与密度），如果介质的密度大于爆轰产物的密度，则在介质与爆轰产物分解面处的压力x P ﹥2P （爆轰压力），同时向爆轰产物中传递一个冲击波；否则x P ﹤2P ，则向爆轰产物中传递一个稀疏波。

2P >x P 时情形：当装药在空气中爆炸时，最初爆轰产物与空气的最初分界面上的参数，也就是形成空气冲击波的初始参数。

图7-1 2x P P 时分界面附近初始参数分布情况由于爆轰形式的冲击波在开始阶段必然是强冲击波，可采用强冲击波关系式：x x u k D 21+= 2021x x D P k ρ=+ 011ρρ-+=k k x （7-1）可见，只要能从理论上获得x u ，即可计算其它参数。

水下爆破冲击波测试与防护研究
蔡勇;付学峰;陈武谨
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2009()6
【摘要】对三峡三期RCC围堰拆除爆破水下爆破冲击波的测试与防护进行了分析研究,结果表明:炸药绝大部分都用来破碎混凝土,直接作用水体形成气泡的概率减少,所以从测试结果中几乎看不到明显的气泡脉动现象;而水中冲击波较大峰值主要来源于与测线正对着的两个相临堰块,其他与测线夹角较大的堰块产生水击波压力过程不明显,表明水下钻孔爆破从孔口传播的水击波具有很强的方向性。

【总页数】3页(P87-89)
【关键词】水下爆破;冲击波;工程防护
【作者】蔡勇;付学峰;陈武谨
【作者单位】深圳市水务规划设计院;江西省电力设计院;深圳市水务局
【正文语种】中文
【中图分类】TV5
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Yaxiong;ZHU Binbin;XIE Dajian
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比 （． ５ Ｐ ＴＮ 炸 药水 中爆 炸 产 生 的气 泡 形 状 近似 球 形 ， 泡 脉 动 周期 和半 径 随 炸药 质量 的增 加 而 增 大 。在 １０ ） Ｅ 气
膨胀 阶段 ， 泡 中心 位 置 保 持 不 变 ， 着体 积 的不 断 缩 小 ， 泡 上 浮 越 来越 明 显 。受 重力 影 响 ， 泡 下 表 面 收 气 随 气 气
水 中爆 炸气 泡脉 动 现 象 的实验研 究
汪 斌， 张远平， 王彦平
（ 国 工程 物 理 研 究 院 流 体 物 理研 究 所 冲击 波 物理 与爆 轰 物 理实 验 室 ， 中 四川 绵 阳 ６ １０ ） ２ ９ ０
摘 要 ： 实 验 水 箱 中 采 用 高速 摄 影 技 术 获 得 了炸 药水 中爆 炸气 泡 脉 动 过 程 图像 。实 验 结 果 表 明 ： 长径 在 短
缩 速 度高 于 上 表 面 ， 收 缩 至 最 小 时 下 表 面 向上 冲 顶 ， 泡 溃灭 形 成 水 射 流 。 在 气 关键 词 ： 炸 力 学 ； 泡 脉 动 ； 中爆 炸 ； 射 流 爆 气 水 水
中 图分 类 号 ： ８ ． ０３ ３ １ 国标 学 科 代 码 ：１ ０・ ５ ３ ３ 文 献 标 志码 ： Ａ
第６ 期
汪
斌 等 ：水 中爆 炸 气泡 脉 动 现 象 的实 验 研 究
贴有一 层 ２ 厚 的低 密度 吸能 材料 ， ０ｍｍ 实验 结果 表 明采用 此方法 可 以显 著提 高数据 真实 性和 气泡 图像
质量嘲 。
３ 实验 结果 及 分 析
３ １ 气 泡脉 动 图像 ．
３种规格 Ｐ Ｔ 炸 药柱 水 中爆炸 后 的典 型气泡 脉动 过程 图像 如 图 ２所 示 ， 中从 左 至右 列 出 了气 Ｅ Ｎ 图 泡 产生 、 胀 至最 大 以及 收缩 至 最小 的整 个脉 动过 程 。本 文 中 以 ４ ５ｇＰ ＴＮ 炸 药水 中爆 炸 气 泡脉 动 膨 ． Ｅ 过程 为例分 析 相关现 象 ： 炸药起 爆 时刻 为 ｔ ， 中黑 线 为起 爆 电缆 ， 部 白色 细线 为鱼 线 ， 固定 ＝０ｍｓ 图 底 在 炸药 的 同时可 以减少 外 界条 件对 气泡 脉动 过程 的影 响 。炸药 起爆 以后 ， 温 高 压 的爆 炸产 物 压缩 周 围 高 流体 ， 迅速 向外 膨胀 ， 成一个 爆 炸气 泡 ， 上表 面受 雷管 套 等残余 物 影 响 而变 得 不清 晰 。随 着气 泡 体 形 其 积 的增 大 ， 泡 内气体 压 力逐渐 减 小 ， 胀速 度逐 渐降低 ， 气 膨 当气 泡 内气体压 力 和周 围流体静 压相 等时 ， 由

无限水介质中爆炸冲击波压力计算公式辨析周方毅;陈晓强;张可玉;詹发民【摘要】对无限水介质中爆炸的冲击波压力计算公式在实际应用中应如何选用进行了辨析,提出了不同条件下推荐使用的公式.【期刊名称】《爆破》【年(卷),期】2003(020)001【总页数】3页(P7-8,11)【关键词】水中冲击波;水介质;超压;水下爆破【作者】周方毅;陈晓强;张可玉;詹发民【作者单位】海军潜艇学院,山东,青岛,266071;海军潜艇学院,山东,青岛,266071;海军潜艇学院,山东,青岛,266071;海军潜艇学院,山东,青岛,266071【正文语种】中文【中图分类】工业技术第 20 卷第 l 期 2003 年 3 月爆破BLASTING Vol.20 No.lMar.2003 文章编号：1001- 487X(2003)01 - 0007 一 02无限水介质中爆炸冲击波压力计算公式辨析周方款，陈晓强，张可玉，金发民（海军浴艇学院．山东青岛 266071)摘要：对无限水介质中爆炸的冲击波压力计算公式在实际应用中应如何选用进行了辨析，提出了不同条件下狼荐使用的公式。

关键词 t水中冲击波；水介质；超压；水下爆破中国分类号：TD235.l + l 文献标识码：A AnalysesonFormulae of Pressure CausedbyExplosive ShockWaveinIndefinite Water MediaZHOUFang-yi, CHEN Xial qiang, ZHANG Ke-yu , ZHAN Fa-min( Navy Submarine Academy,Qingdao 266071, China) Abstract : Manypr田sure fo口nulae of explosive shock wave in indefinite water media andits difference indiffer­enr scale distance are distinguished,the formulae applied in practice arc selected,the recommended formulae on dif­fere ntconditiorui are analyzed.Keywords:shock wave inwater;watermedia;overpressure;underwater blasting 1 问题的提出目前，无限水介质中爆炸冲击力计算公式较多，且在不同的比例距离范围内各有区别，有不少读者在实际应用中却随便拿来就用，忽视了公式的使用条件，这就导致了计算值与实际值之间出现了较大的误差，更为严重的是有时将达不到爆破的预期目的。

式中 u—质点速度向量，P—压力，N—外法线单位向量，E—比 内能。 若冲击波波阵面的方程是 F ( x, y, z, t ) 0 ，则波阵面的传播速度 N 可按以下式计算。将 t+ T 时的函数展开，其中用 nmvr 表示高阶无 穷小量，则有：
F ( x x, y y, z z, t t ) F F F F F ( x, y , z , t ) x y z t nmvr x y z t
下面分别为距爆炸中心不同距离处峰值压力的大小的经验公式 计算结果和软件计算结果。
此外，冲击波作用于单位面积上的冲量 I 的公式为
I 5768Q1/3 ( Q1/3 0.89 ) R
下图分别为计算得到的距药包中心 1.8 m 处的计算压力与比冲量 曲线与经验公式计算结果的比较情况。 通过软件计算得到的结果与经 验公式基本一致。
当 t , P(t ) Pme 当
t
t t t p , P(t ) 0.368Pm [1 ( )1.5 ]
t tp
公式中的时间常数 的计算公式为
0.084Q1/3 (
Q1/3 0.23 ) R
对于其中的峰值压力， 在距爆炸中心不同距离处计算公式也有差 异
R：波阵面到药包中心的距离，单位 m E：通过垂直于波速方向单位面积的能量 此外， A、l、、 均为仅与炸药种类有关的常数。 现在考虑无限场域中深度对相关数据的影响。 在水中，静水压力和深度的关系：
dpn g (h)dh
式中： pn 为静水压力；g 为重力加速度； (h) 为深度在 h 处水的 密度 由能量守恒可推出流体力学的基本方程
分析其中的数值。随着爆距的增加,冲击波和二次压力波的压力 均迅速衰减,该处二次压力波的峰值压力仅为冲击波峰值压力 14.19%。 对于水下爆炸二次压力波的峰值压力和比冲量,目前还没有公认 的效果较好的经验公式可供参考。Cole 在不考虑气泡上浮的条件下, 得到了二次压力波峰值压力和比冲量的估算公式:

原因： （1）在一般压力下，水几乎是不可压缩的， 在高压作用下，可压缩： 7.36MPa~9.81MPa时，体积变化1/320； 98.1MPa 时，水的密度变化△ρ/ρ=0.05 高压下可压缩,形成冲击波。 （2）水的密度比空气大，装药爆炸时，爆炸 气体受到不同的静压作用，故膨胀较慢。 （3）水中声速较大，18℃时，声速为 1489m· s-1。随水中含气量的增加，水中声速的下 降很快。当水中含气量为0.1~l％时，水中声速下 降到900m· s-1。
第五章 水中爆炸理论及作用
5.1水中爆炸的物理现象 5.2水中冲击波 5.3水中冲击波的传播 5.4水中冲击波的反射 5.5水中冲击波的作用
§5.1水中爆炸的物理现象
装药在无限水介质中爆炸时，形成高温、高 压的爆炸产物，其压力远远地超过静水压力，会 产生冲击波和气泡脉动两种现象。 炸药在空气中和水中爆炸时的物理现象，主 要区别： （1）在相等装药爆炸时的水中冲击波的压力 比空气冲击波压力要大得多； （2）水中冲击波的作用时间比空气冲击波作 用时间要短得多； （3）水中冲击波阵面传播速度近似地等于阵 面声速，而空气冲击波阵面传播速度比冲击阵面 上的声速要大； （4）爆炸产物在水中膨胀要比空气中慢的多。
3、在脉动过程中，由于爆炸气体的浮 力作用，气泡逐渐上升。爆炸产物所形成 的气泡一般均接近于球形。若装药非球状， 长与宽之比在1—6范围之内，则离装药 25r0(r0为装药半径)的距离处就接近于球形。 4、自由表面反射的稀疏波使气泡变形， 所以实际的气泡并不完全是球形的。
障碍物对气泡脉动的影响 1、气泡膨胀时，近障碍物处水的径向 运动受到阻碍，气泡有些离开障碍物的现 象。 2、当气泡受压缩时，近障碍物处水的 流动受阻，而其它方向的水径向聚合流动 速度很大，因此使气泡朝着障碍物方向运 动，即气泡好象引向障碍物。

水下爆炸瞬态压力场传播规律一、水下爆炸瞬态压力场概述水下爆炸是一种常见的物理现象，广泛应用于事、海洋工程和科学研究等领域。

水下爆炸产生的瞬态压力场是研究水下爆炸效应的关键。

这种瞬态压力场具有高压力、快速传播和复杂变化的特点，对周围环境和结构产生显著影响。

本文将探讨水下爆炸瞬态压力场的传播规律，分析其特性、影响因素以及测量方法。

1.1 水下爆炸瞬态压力场的特性水下爆炸产生的瞬态压力场具有以下几方面的特性：- 高压力：爆炸产生的初始压力极高，可以达到数百甚至数千个大气压。

- 快速传播：压力波以极高的速度在水中传播，传播速度接近声速。

- 复杂变化：压力场的分布和变化受到多种因素的影响，如爆炸能量、水深、介质性质等。

1.2 水下爆炸瞬态压力场的应用场景水下爆炸瞬态压力场的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 事领域：用于水下武器的设计和测试，评估爆炸对舰船和潜艇的破坏效果。

- 海洋工程：在海洋资源开发和海底设施建设中，评估爆炸对海底结构的影响。

- 科学研究：在海洋物理学和声学研究中，研究水下爆炸产生的声波和压力波的传播特性。

二、水下爆炸瞬态压力场的传播机制水下爆炸瞬态压力场的传播机制是研究其传播规律的基础。

压力波在水中的传播受到多种因素的影响，包括水的物理性质、爆炸能量、爆炸位置等。

本节将详细分析这些因素对压力场传播的影响。

2.1 水的物理性质对压力场传播的影响水的物理性质，如密度、声速、压缩性等，对压力场的传播有重要影响。

水的密度越高，压力波的传播速度越快。

声速是压力波在水中传播的速度，通常在1500米/秒左右。

压缩性则影响压力波的衰减特性。

2.2 爆炸能量对压力场传播的影响爆炸能量是影响压力场传播的关键因素。

爆炸能量越大，产生的初始压力越高，压力波的传播距离也越远。

爆炸能量的分布也会影响压力场的形态和衰减特性。

2.3 爆炸位置对压力场传播的影响爆炸位置是影响压力场传播的另一个重要因素。

爆炸发生在不同深度的水下，压力场的传播特性会有所不同。

(2)鼓包形状可以发展得很尖，具有光滑的表面，在顶点附近产生小孔破裂。 鼓包破坏范围较大，这种现象也是流体的特点，其破裂可看成一种流体局 部变薄所致。在炸药附近，没有压缩圈。
(3)可见爆坑漏斗很小，这是由于除去飞出淤泥回落爆坑以外，还由于淤泥 流动性很大,爆坑四周的淤泥由于重力的影响也往坑内回淤。 (4)鼓包和爆坑基本满足几何相似律。
在爆炸载荷作用下，石块之间引起错位，使空隙率减少，另一 方面爆炸作用使整个堆石体向淤泥中运动，将淤泥从堆石体外泥面 挤出，钻探结果表明，只有一小部分淤泥挤入堆石体的空隙内，因 而总的爆炸能量看来主要用于侧向挤淤。 模拟试验曲线表明，爆夯下沉运动有一个很短的加速过程，此 后有一较长时间近似匀速过程，最后减速至终止。经过分析，爆炸 产物初始压力很高并伴有冲击波，因而淤泥运动有一加速过程。当 爆炸气团迅速膨胀，其压力随之降低，当低至和淤泥的强度和阻力 相当时，就出现一个近似匀速的过程。这时气团压力较低，淤泥的 质量大；因而有一个比较长时间的匀速过程。随后，爆炸气团浮出 水面或逸出，堆石体在淤泥强度和阻力作用逐渐减速至零。
n1 Q1/ 3 / W
或
n1 q / W
或
n1 s
1
2
/W
因此对于爆夯和堤下爆炸挤淤，只要保持其它几何条 件及所有物理条件 (如炸药品种、炸药密度、土质等)不变， 就有 1
D s 2 f W W
D f q / W W
从上注意到，如果变形阻力基本上不随D变化，则D正比于变形 功。容易证明，如果炸药量的利用率是常数 (不依几何尺寸变化)，即 变形功正比于药量，则有
Ds
1 2
Dq
对于爆炸排淤填石，除了形成漏斗这个初期过程外，还必须考虑 堤头塌落和石舌形成这个后续过程，才能确定每次爆炸的进尺量。正 如前面所阐述“石舌”的形成，在爆炸压力和位势差的作用下，堤本 gW 2 身形成泥石流进入坑底。这时，非平衡的推动力正比于 ，变形阻 gW 2 gW 2 力正比于 ，所以其合力正比于 ，因为是在重力作用下，所以运 1/ 2 W W2 动时间正比于 。另外，参与运动的总质量正比于 。因此根据 g 牛

含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性研究近年来，含铝炸药在军事、民用爆破工程等领域中得到了广泛应用。

然而，由于含铝炸药的特殊性质，其水下爆炸产生的冲击波特性对于安全评估和防护措施的制定具有重要意义。

因此，对含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性进行深入研究具有重要的理论和实际意义。

含铝炸药的爆炸特性与传统炸药有所不同，主要表现为高爆速度、高爆热和大量的气体产生等。

在水下爆炸过程中，炸药与水的相互作用及铝颗粒的氧化反应将对冲击波特性产生重要影响。

因此，研究含铝炸药水下爆炸的冲击波特性，不仅可以揭示其爆炸机理，还能为水下爆炸事故的防护提供参考。

通过对含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究，可以获得以下几方面的重要信息。

首先，可以确定冲击波的压力、速度和能量分布，从而评估爆炸对周围环境和结构物的破坏程度。

其次，可以研究冲击波传播规律，预测冲击波的传播范围和影响区域，进而制定相应的安全措施。

此外，还可以通过实验和数值模拟的手段，探究含铝炸药水下爆炸的动力学过程，深入了解冲击波形成和传播的机理。

在研究方法上，可以采用实验和数值模拟相结合的方式。

实验可以通过在水中放置炸药并记录冲击波传播过程中的相关参数来获取数据。

而数值模拟则可以借助计算流体力学和爆炸力学的理论基础，通过建立适当的数学模型对冲击波传播进行模拟和分析。

需要注意的是，含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究是一个复杂而艰巨的任务。

炸药的性质、水的影响、铝颗粒的氧化反应等因素都需要考虑进去。

此外，实验条件的控制和数据的准确性也是研究中需要解决的问题。

总之，含铝炸药水下爆炸近场冲击波特性的研究对于揭示爆炸机理、评估安全风险以及制定防护措施具有重要意义。

通过深入研究其冲击波特性，可以为相关领域的工程设计和安全保障提供一定的理论和实践指导。

水下爆炸冲击因子定义一、引言水下爆炸是指在水中发生的爆炸事件。

由于水的高密度和不可压缩性，水下爆炸的冲击波传播与陆地上的爆炸有很大的不同。

水下爆炸冲击因子是用来衡量水下爆炸冲击波影响的指标。

本文将就水下爆炸的冲击因子定义进行全面、详细、完整且深入地探讨。

二、水下爆炸冲击波的特点水下爆炸冲击波与陆地爆炸波相比具有以下特点： 1. 冲击波传播速度较快：水中的声速要比空气中的声速快约四倍，因此水下爆炸冲击波的传播速度也更快。

2. 爆炸冲击波能量损失快：水的密度高，且不可压缩，这使得水中的冲击波能量散失相对较快，导致冲击距离相对较短。

3. 钝化效应减弱：水的高密度能减小爆炸冲击波与目标物接触时的切应力，从而减少目标物的破坏程度。

三、水下爆炸冲击因子的定义水下爆炸冲击因子是用来评估水下爆炸对目标物的影响程度的指标。

具体而言，水下爆炸冲击因子定义如下所示： 1. 爆炸威力因子：用来衡量爆炸所释放的能量大小，通常以当量TNT质量表示。

2. 冲击距离因子：用来衡量爆炸冲击波传播距离的远近。

3. 钝化效应因子：用来衡量水在减小冲击波对目标物的切应力方面的效果。

4. 环境因素：包括水的深度、水的温度等对爆炸冲击波传播和目标物破坏的影响。

四、水下爆炸冲击因子的评估方法为了评估水下爆炸冲击因子，可以采用以下方法： 1. 数值模拟：利用计算流体力学（CFD）方法建立水下爆炸的数值模型，通过模拟得到爆炸冲击波的传播速度、能量损失等参数，进而评估冲击因子。

2. 实验研究：在控制实验条件下进行水下爆炸实验，测量和记录爆炸冲击波的传播距离、目标物的破坏程度等数据，通过分析实验数据得出冲击因子。

3. 经验公式：根据历史爆炸事故数据和实验研究结果，总结得出一些经验公式，通过输入爆炸参数和环境因素，可以快速估算水下爆炸冲击因子。

五、水下爆炸冲击因子的应用水下爆炸冲击因子的应用主要包括以下方面： 1. 军事应用：评估水下爆炸对敌舰船、潜艇等目标物的破坏能力，为军事行动提供参考依据。

基于树莓派的水下爆炸冲击波压力测试系统设计
梁坤;赵后雨;刘文武;徐佳骏;方以群
【期刊名称】《软件导刊》
【年(卷),期】2024(23)4
【摘要】针对目前水下爆炸冲击波压力测试中存在的实验开展繁琐、数据回收不便等问题,基于树莓派设计一种具备远程控制与无线数据传输功能的新型高速冲击波压力测试系统。

该系统采用模块化设计,以树莓派为核心组建服务器供用户访问,结合OneNET云平台与4G无线通信技术实现系统的远程监测与控制,同时通过信号采集模块实现冲击波压力的数据采集。

模拟测试结果显示,该系统能够完整采集100KHz的正弦波信号,1个周期内各点平均相对误差为0.115V,10个周期内统计特征整体相对误差小于3.3%,证实了其在水下爆炸冲击波压力测试方面的可行性。

【总页数】6页(P82-87)
【作者】梁坤;赵后雨;刘文武;徐佳骏;方以群
【作者单位】上海理工大学健康科学与工程学院;海军军医大学海军特色医学中心;海军军医大学免疫与炎症国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TP319
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4.基于新型轴对称无网格方法的水下爆炸冲击波和气泡运动数值模拟
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１ ２
煤
矿
爆
破
２１ ０ ０年第 ４期总 ９ 期 １
小 水 池水 下爆 炸 震 动传 播 的测试
曹祖贵 郭子如 姚 笛 安徽理 工 大学 ，安 徽省 淮 南市 ，２ ２０ ３０１
摘 要 水下爆炸引起的振 动会 波及 附近建筑物 ，是爆破安全必须考虑 的问题 。文中针对 小水池 中炸药爆炸振动效应
时 ，能对 地面 和地下 建筑 物造成 破坏 。有一 些水下 爆 炸项 目装 药量 很少 ，引起 的振 动效应也 较弱 ，但爆
炸次数多 ， 周围建筑物振动频繁 ， 特别是距离较近 ， 建筑物强度不高且地下结构又较复杂的情况下， 引
起 的疲劳 损伤将 造成 永久性 损 坏 。这 种危 害是爆 破安 全所关 注 的问题 。 安徽 理工 大学爆 炸材 料 与爆炸 技术 实验室 的 院内建有 一小 型水下 爆炸 实验 和测试 系统 ， 建有 一小 并 型水 池 。利用 此水 下爆 炸 系统 ，实验 室一 直开展 着很 多水下 爆炸方 面科 学研究 和测 试 ， 并取 得 了一 系列 的研究 成果 ， 中最重 要 的成 果是 炸药水 下爆 炸能 量测试 。 其 然而 该水 下爆炸 测试 系统离 周 围的建筑 物和
础情况 见 图 １ 。从 最底 层 向上结 构分别 是 ：０２ ．ｍ厚 的浆 图 １ 基础结构示意图 砌 片石 垫层 、０ ｍ 厚 的加密 钢筋混 凝土 、０４ 厚 的碎 石 、依次 铺满 两层载 重汽 车废轮 胎 ，爆 炸水 池座 ． ４ ． ｍ
其上 ， 水池注满水后总质量 １０，每年都要进行约几百次爆炸实验。 ｔ １
◎试验研究 ◎
小水池水下爆炸震动传播 的测试
１ ３
２ ２测 试 过程及 条件 ． 测试 时 ，水 池 装满 水 ，将 一定 质 量 的炸药 置 于水池 的中心 ，入 水深 度 约 ２ １ ． ｍ，在 距离 药包 中心 不 ４

tourmaline gauge at R/ R0 = 60
bubble obtained by tourmaline gauge at R/ R0 = 60
3. 2 爆炸波衰减规律
按最小二乘法用函数关系拟合上述处理得到的 TNT/ RDX(40/ 60) 炸药球水中爆炸波峰压
( pmax) 2比例距离 ( R/ R0 ) 数据组 ,得到衰减方程
到爆炸气泡第一次脉动周期 tb 。图 3 和图 4 是经处理得到的典型的压力时程和气泡脉动周期
示图 。
图 3 R/ R0 = 60 处电气石计压力时程 Fig. 3 Pressure profile of
图 4 R/ R0 = 60 处电气石计气泡第一次脉动周期 Fof gas
3 实验结果和分析讨论
3. 1 数据处理 锰铜计和 PVDF 计均处于爆炸气泡最大半径范围内 ,压力计寿命有限 ,从这些压力计的记 录只能获得爆炸波峰压数据 。 在恒流供电条件下 ,从锰铜计电压波形记录得到与爆炸波峰压对应的相对电阻改变 ΔR′/ R′0 =ΔU/ U0 ,根据锰铜计标定方程[1]
1 引 言
无论是水中爆炸压力计的标定工作 ,还是水中爆炸现象的数值模拟工作都要求有标准爆 源水中爆炸压力场演变的定量资料 ,因此标准炸药球水中爆炸研究得到了广泛的重视 。但以 往的国内外研究都仅限于 R/ R0 ≥10 ( R0 为炸药球半径 , R 为测点距离) 的比例距离范围内 ,所 涉及的压力范围不超过 200MPa 。对水中兵器毁伤效应研究来说是至关重要的 ,在 R/ R0 ≤10 范围内的爆炸波峰压衰减规律和压力时程的直接测定工作几乎不见报道 ,其主要原因是电气 石压电压力计 (简称电气石计) 的有效压力范围有限 。 本工作利用在高压范围有效的锰铜压阻压力计和 PVDF 压电压力计 (分别简称锰铜计和 PVDF 计) 两种测试系统进行了探索性研究 ,期望开拓在 R/ R0 ≤10 范围内的爆炸波峰压衰减 规律的测量能力 。在爆炸远区仍然采用传统的电气石计 ,以便能够得到全程范围内 (1 ≤R/ R0 ≤400) 的爆炸波峰压衰减规律 。除此之外 ,附带利用从电气石计得到的爆炸远区压力时程和 气泡脉动周期资料验证水中爆炸测试法评估炸药能量的可行性 。

多点水中阵列爆炸冲击波的传播特性胡宏伟1，2，王健3，冯海云2，李道奎1，郭洪卫2（1.国防科技大学空天科学学院，湖南长沙410073；2.西安近代化学研究所，陕西西安710065；3.北京系统工程研究所，北京100101）摘要：为了研究多个装药水中阵列爆炸冲击波的耦合作用和传播规律，利用水中爆炸试验，测量了整体装药、两装药和四装药水中阵列爆炸的冲击波‑压力时间曲线，分析了装药数量、阵列距离对水中冲击波峰值压力、冲量和作用时间的影响以及阵列爆炸冲击波参数随距离的变化规律。

结果表明，两点阵列爆炸，装药聚焦方向（对称中心线）的冲击波可形成叠加，比例距离2~6m·kg -1/3的范围，冲击波压力强度增加了22.8%~55.4%，冲击波峰压的增益随着传播距离的增大逐渐增大，非对称方向的冲击波压力可形成延时耦合；四点阵列爆炸，装药聚焦方向的冲击波最高峰值压力都接近于整体装药，装药数量的增加可以提高冲击波的高压区域范围和冲量。

阵列爆炸点和布局相同时，阵列距离的增加可提高冲量和冲击波作用时间，冲击波压力作用时间则随着装药数量和阵列距离的增大而增大。

两点和四点爆炸，冲击波耦合叠加后的多个冲击波峰值压力、冲量都仍符合爆炸相似率，但冲击波压力作用时间则不符合爆炸相似率。

关键词：爆炸力学；水中爆炸；阵列爆炸；冲击波；传播特性中图分类号：TJ55；O38文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20210261引言阵列爆炸通过控制若干爆炸单元的起爆位置和起爆时序，使爆炸毁伤元素在时间、空间维度优化分布和聚焦叠加，以提高弹药的爆炸能量利用率和毁伤效能。

阵列爆炸技术的优势主要体现为：一是爆炸能量的优化分布，扩大了有效毁伤区域，提高了爆炸能量的有效利用率；二是多毁伤元产生同时或时序的累积毁伤作用，提高了爆炸能量转化为毁伤效应的效能；三是爆炸场中毁伤特征参量的多矢量叠加，增强了局部区域或特定方向毁伤元的强度［1］。

爆破测试技术〔仅供参考〕填空题1 爆炸测试技术的主要内容：测试原理，测试方法，测试系统，数据处理与分析。

2 信号的描述有四种变量域：时间域，幅值域，频率域，时频域。

3 描述信号的时域特征参数有：峰值，峰峰值，均值，方差，均方差，均方根植。

4 幅频图与相频图以频率为横坐标，以各次谐波的幅值与相位为纵坐标分别作图。

5 周期信号的幅值谱特点：谐波性，离散性，收敛性。

6 傅里叶变换的性质：线性叠加性，对称性，尺寸改变性，时移性，频移性，时域与频域微分性质，时域与频域积分性，卷积性质。

7 采样过程是将模拟信号转化为数字信号的过程。

8 传感器的特性主要考虑输入特性，传输特性，输出特性。

9 传感器分类：电阻式，电感式，电容式，压电式，磁电式。

10 瞬态记录仪三种触发方式：人工触发，外触发，自动触发〔正常，延迟，预置〕。

探针类型：电，丝式，箔式。

11 电阻应变仪分为：静态，动态，超动态。

12 M.A.萨多夫斯基研究成果说明：空气冲击波波阵面上的压力不取决于药包的重量，而完全取决于离爆炸点得距离及药包半径之比值，该炸药爆炸的比值能与周围空气的压力。

13 确定爆破地震作用下构造的动力响应方法：①试验测试方法。

用试验的方法，实地测量构造在爆破作用下的动力响应。

②动力分析方法。

在爆破工程中沿用地震工程学中的反响谱理论与动力分析法，探讨爆破地震作用时构造的动力响应。

目前，一般采用电测法测量爆破地震波的参数。

15 线性时不变系统有如下性质：叠加性比例特性微分特性积分特性频率保持性16 测试系统的静态特性是指在测量过程中被测量不随时间变化或变化非常缓慢时，系统的输出及输入之间的关系，它是由一系列静态参数来表征的，主要有非线性度，灵敏度与回程误差。

17 系统的动态特性是指被测量快速变化的情况下，系统响应〔输出〕及鼓励〔输入〕之间的函数关系，它是由一系列动态参数表征的。

〔时域理论分析，变域理论分析〕18 频率响应函数可定义为在初始条件为０时，系统输出的傅里叶变换及输入傅里叶变换之比。