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聚能装药穿墙弹参数设计与应用研究

朱建桥  
【摘要】: 在反恐行动及各种紧急情况下,必须瞬间破除建筑物的门或墙体,为作业人员快速进入室内创造条件。便携式聚能装药穿墙弹具有体积小、重量轻、侵彻效果好的特点,多发弹组合使用能有效破除砖墙障碍,该穿墙弹研制成功后可装备至防暴警察及特种部队。 利用聚能射流侵彻金属及非金属介质在军事、工程爆破及民用方面得到广泛的应用,如大型线性切割器、石油射孔弹、串联战斗部系统、轻型弹丸等,聚能射流的速度梯度、质量分布、形状大小均可通过流体力学计算模型及模拟软件得出,但由于聚能装药问题的复杂性,至今还没有令人满意的爆轰驱动药型罩的一般理论。目前对聚能装药的研究内容主要集中在优化和提高性能上,数值方法广泛应用于聚能装药的结构设计、优化及材料选择等。 本文简要介绍了聚能装药的基本理论和国内外的研究现状,利用ANSYS/LS-DYNAl1.0有限元分析软件对各种穿墙弹侵彻目标介质进行了模拟,采用多物质ALE算法,用三维实体单元划分网格,墙体的材料为混凝土,混凝土可采用弹性与塑性动力学、H-J-C、弹性损伤3种模型,模拟了射流和杵体的形成、侵彻、堆积及墙体的破碎,对各类介质的侵彻孔径进行了对比分析,将模拟数据与射流质量、速度、侵彻深度理论计算结果进行了逐一验证,并对穿墙弹的炸高、质量比、开口口径、装药形状、药型罩壁厚等进行了设计优化,在保证穿墙效果的情况下,确保射流利用率最高、装药结构合理、装药质量最少、弹体积最小。 穿墙弹采用收敛性塑性炸药、圆锥形紫铜药型罩、pvc外壳、非电导爆管雷管引爆系统,锥角分别为60°、90°、120°,进行了两次单发穿墙弹的实验,用于检验穿墙的深度和裂纹扩展情况,为组合实验提供数据。在组合实验中,穿墙弹呈圆形布置,圆的中间布置一个悬空的药包,此药包用水作为传压介质,分段起爆,根据侵彻效果,修改弹的位置、间距。


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