艙內(nèi)爆炸準(zhǔn)靜態(tài)壓力載荷是反艦導(dǎo)彈半穿甲戰(zhàn)斗部最重要的破壞載荷之一。基于炸藥爆炸過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程和狀態(tài)方程開(kāi)展了準(zhǔn)靜態(tài)壓力的理論分析與預(yù)測(cè),并通過(guò)模型試驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測(cè)公式的正確性,討論了在有無(wú)氧氣環(huán)境下的準(zhǔn)靜態(tài)壓力。研究結(jié)果表明:（1）艙內(nèi)爆炸與自由場(chǎng)爆炸有較大的不同,除了多次反射的沖擊波外,還存在準(zhǔn)靜態(tài)壓力;（2）基于狀態(tài)方程提出的準(zhǔn)靜態(tài)壓力計(jì)算方法具有一定的預(yù)測(cè)能力;（3）需要氧氣支撐的后續(xù)燃燒效應(yīng)對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)壓力的形成至關(guān)重要。研究結(jié)果能為艙內(nèi)爆炸作用下的艙室毀傷防護(hù)機(jī)理的揭示和防護(hù)設(shè)計(jì)提供有效支撐。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)造船. 2020,61(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

裝置示意圖圖2準(zhǔn)靜態(tài)壓力測(cè)（a）

32中國(guó)造船學(xué)術(shù)論文表1續(xù)準(zhǔn)靜態(tài)壓力測(cè)試數(shù)據(jù)序號(hào)W/gV/m3(W/V)/(kg/m3)pqs/MPa序號(hào)W/gV/m3(W/V)/(kg/m3)pqs/MPa111000.081.2501.78172000.0962.0832.96121000.0641.5632.23182000.082.5003.54131000.0482.0832.94192000.0643.1254.51141000.0323.1254.50202000.0484.1676.13152000.1441.3891.82212000.0326.2508.85162000.1121.7862.76—————將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)公式進(jìn)行比對(duì)，如圖4所示�？梢钥闯隼碚摴骄哂休^高的預(yù)測(cè)能力，可應(yīng)用于工程預(yù)測(cè)。圖4試驗(yàn)結(jié)果與公式的比對(duì)2.3后續(xù)燃燒效應(yīng)影響使用壓縮氮?dú)馄肯蚺搩?nèi)充入氮?dú)�，用這樣的方式排出艙內(nèi)空氣中的氧氣。在有無(wú)氧氣時(shí)測(cè)得的準(zhǔn)靜態(tài)壓力如表2所示。定義氧氣增益系數(shù)為空氣中的準(zhǔn)靜態(tài)壓力與氮?dú)庵袦?zhǔn)靜態(tài)壓力的比值。氧氣增益系數(shù)與炸藥質(zhì)量-艙容比（W/V）的關(guān)系如圖5所示。隨著W/V的增大，氧氣增益系數(shù)逐漸減校這表明隨著炸藥量增大，艙室內(nèi)空氣中的含氧量越來(lái)越不足。圖5氧氣增益系數(shù)與炸藥質(zhì)量艙容比的關(guān)系00.511.522.533.544.5(W/V)/(kg/m3)2.62.42.221.81.61.41.21氧氣增益系數(shù)01234567(W/V)/(kg/m3)1086420準(zhǔn)靜態(tài)壓力/MPa■試驗(yàn)——公式（8）計(jì)算

ü?淌頭諾哪芰課?4.495MJ/kg。當(dāng)氧氣充足時(shí)，將發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)[16]75362222CHNO+5.25O1.5N+2.5HO+7CO（2）式（2）所示的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放的能量遠(yuǎn)大于式（1），達(dá)到14.5MJ/kg。TNT炸藥在氧氣豐富時(shí)能釋放更多能量，即后續(xù)燃燒能。后續(xù)準(zhǔn)靜態(tài)壓力的升高主要原因?yàn)椋海?）爆轟過(guò)程及后續(xù)燃燒過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，封閉空間中的氣體總量增加了；（2）爆炸及后續(xù)燃燒持續(xù)放熱，使得封閉空間中的氣體溫度升高。在爆轟過(guò)程的時(shí)間尺度上，爆炸與后續(xù)燃燒有著量級(jí)的差異，如圖1所示。爆炸過(guò)程反應(yīng)速度快，但作用時(shí)間較短；而后續(xù)燃燒反應(yīng)速度較慢，但作用時(shí)間長(zhǎng)。在空中自由場(chǎng)爆炸時(shí)，后續(xù)燃燒產(chǎn)生的能量緩慢地釋放到大氣中，對(duì)結(jié)構(gòu)的作用較弱。但在艙內(nèi)爆炸作用時(shí)，后續(xù)燃燒持續(xù)釋放大量氣體并對(duì)氣體加熱，形成艙內(nèi)爆炸準(zhǔn)靜態(tài)氣體壓力，作用于艙室結(jié)構(gòu)。圖1炸藥總能量釋放過(guò)程[17]1.2基于狀態(tài)方程的分析TNT炸藥爆轟產(chǎn)物滿足JWL方程：V12121exp1expEpARBRRR（3）式中，VE為炸藥單位體積的初始內(nèi)能，=10.35，A、B、1R和2R均為材料常數(shù)（分別為3770MPa、3747.1MPa、4.15和0.9），θ為體積比，定義為010-910-610-3100T/sDetonationrateEnergyAfterbunrateETotEdE

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博士論文
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本文編號(hào)：3626091