新型发射药爆炸TNT当量系数的实验研究

高金明 曾丹 孙磊 陈力 何成龙

高金明, 曾丹, 孙磊, 陈力, 何成龙. 新型发射药爆炸TNT当量系数的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(10): 102101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0432
引用本文: 高金明, 曾丹, 孙磊, 陈力, 何成龙. 新型发射药爆炸TNT当量系数的实验研究[J]. 爆炸与冲击, 2021, 41(10): 102101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0432
GAO Jinming, ZENG Dan, SUN Lei, CHEN Li, HE Chenglong. Experimental study on TNT equivalent coefficients for two new kinds of propellants[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(10): 102101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0432
Citation: GAO Jinming, ZENG Dan, SUN Lei, CHEN Li, HE Chenglong. Experimental study on TNT equivalent coefficients for two new kinds of propellants[J]. Explosion And Shock Waves, 2021, 41(10): 102101. doi: 10.11883/bzycj-2020-0432

新型发射药爆炸TNT当量系数的实验研究

doi: 10.11883/bzycj-2020-0432
基金项目: 国家自然科学基金(51978166);中央高校基本科研业务费专项资金(2242021R10131)
详细信息
    作者简介:

    高金明(1993- ),男,硕士,助理工程师,janekingeo@163.com

    通讯作者:

    陈 力(1982- ),男,博士,教授,li.chen@seu.edu.cn

  • 中图分类号: O382.1

Experimental study on TNT equivalent coefficients for two new kinds of propellants

  • 摘要: TNT当量系数是危险品工程抗爆设计和安全距离确定的重要依据。为确定H1和H2两种新型高能发射药的TNT当量系数,分别开展了10 kg TNT和新型发射药的空气自由场静爆实验。基于修正的当量系数计算方法和测量得到的不同爆心距离处冲击波超压时程曲线,确定了不同比例距离处两种高能发射药的超压和比冲量TNT当量系数。研究结果表明,发射药爆炸产生的冲击波传播规律与TNT炸药爆炸产生的冲击波传播规律相同,符合爆炸相似律,相同质量发射药爆炸产生的冲击波超压和比冲量都显著高于TNT的。随着比例距离的增大,H1的超压当量系数先增大后减小,最大值为1.34;H2的超压当量系数逐渐减小,最大值为1.26。两种新型发射药的比冲量TNT当量系数均随比例距离的增大先减小后增大,H2的比冲量TNT当量系数大于H1的,最大值为1.38。本文中修正的计算方法能更准确计算被试样品的TNT当量系数,实验结果可为提高抗爆结构安全性设计提供参考。
  • 图  1  相关炸药外形尺寸特征

    Figure  1.  Size characteristics of related explosives

    图  2  专用测试场

    Figure  2.  Special test field

    图  3  测点传感器布置

    Figure  3.  Layout of sensors at measuring points

    图  4  测试系统连接示意图

    Figure  4.  Test system connection diagram

    图  5  10 kg TNT爆炸产生的冲击波超压峰值随比例距离的衰减(对数坐标)

    Figure  5.  Attenuation of shock wave overpressure peak induced by explosion of a 10-kg TNT charge with scaling distancein logarithmic coordinates

    图  6  10 kg TNT、H1、H2爆炸产生的冲击波超压峰值随爆心距离的变化(对数坐标)

    Figure  6.  Changes of shock wave overpressure peaks induced by explosions of three 10-kg explosive charges (TNT, H1, H2) with the distances from the explosion centers in logarithmic coordinates, respectively

    图  7  10 kg TNT、H1、H2爆炸产生的冲击波的比冲量随爆心距离的变化(对数坐标)

    Figure  7.  Changes of shock wave specific impulses induced by explosions of three 10-kg explosive charges (TNT, H1, H2) with the distances from the explosion centers in logarithmic coordinates, respectively

    图  8  10 kg H1、H2爆炸产生的冲击波超压TNT当量系数峰值随比例距离的变化

    Figure  8.  Changes of peak TNT equivalent coefficients for overpressures of shock waves induced by explosions of two 10-kg propellants (H1, H2) with proportional distance, respectively

    图  9  10 kg H1、H2爆炸产生的冲击波比冲量TNT当量系数峰值随比例距离的变化

    Figure  9.  Changes of peak TNT equivalent coefficientsfor specific impulses of shock waves induced by explosions of two 10-kg propellants (H1, H2) with proportional distance, respectively

    表  1  式(1)~(4)中的相关物理参数

    Table  1.   Physical parameters for formulas (1) − (4)

    量符号含义
    $ \Delta {{p}} $经气象修正后的冲击波超压峰值,单位为MPa
    $ \Delta {{{p}}'} $实验场大气条件下测量的冲击波超压峰值,单位为MPa
    $ {p_0} $标准大气压,取值101.325 kPa
    $ p_0' $现场大气压,单位为kPa
    $ R $经气象修正后的各测点到爆心实际距离,单位为m
    $ {{{R}}'} $实验现场大气条件下测量各测点到爆心实际距离,单位为m
    $ t $经气象修正后的各测点处冲击波正压作用时间,单位为ms
    $ {t'} $实验现场大气条件下测量得到的各测点处冲击波正压作用时间,单位为ms
    $ {T_0} $标准大气压条件下的绝对温度,取值288.16 K
    $ T_0' $实验现场大气条件下测量到的绝对温度,单位为K
    $ I $经气象修正后的各测点处冲击波比冲量,单位为kPa·ms
    $ {I'} $实验现场大气条件下测量并计算得到的各测点处冲击波超压比冲量,单位为kPa·ms
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    表  2  不同爆心距离处10 kg TNT爆炸产生的冲击波超压峰值平均值

    Table  2.   Average values of shock wave overpressure peaks induced by explosion of a 10-kg TNT charge at different distances from the explosion center

    R/m$ \Delta {p_{{\text{TNT,a}}}} $/MPaR/m$ \Delta {p_{{\text{TNT,a}}}} $/MPa
    23.004 9250.010 0
    31.198 0300.008 1
    50.227 9400.005 1
    70.086 0500.004 2
    100.041 6600.003 0
    150.023 2850.001 9
    200.014 3
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    表  3  不同爆心距离处发射药(H1、H2)爆炸冲击波超压峰值平均值

    Table  3.   Average values of shock wave overpressure peaks induced by explosion of propellants (H1, H2) at different distances from the explosion center

    R/m$ \Delta {p_{{\text{H1,a}}}} $/MPa$ \Delta {p_{{\text{H2,a}}}} $/MPaR/m$ \Delta {p_{{\text{H1,a}}}} $/MPa$ \Delta {p_{{\text{H2,a}}}} $/MPa
    23.307 03.780 2250.01130.011 2
    31.306 81.269 7300.008 90.008 3
    50.280 30.241 2400.005 60.005 0
    70.100 00.095 9500.004 50.004 0
    100.045 30.043 7600.003 50.002 9
    150.025 60.024 4850.002 40.001 8
    200.015 80.014 7
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-24
  • 修回日期:  2020-12-28
  • 网络出版日期:  2021-09-01
  • 刊出日期:  2021-10-13

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