聚能切割索

聚能切割索:利用聚能效應(通常稱為“門羅效應”)，即炸藥爆炸後，起爆炸產物在高溫高壓來切割金屬材料，爆破碎片基本是沿炸藥表面的法線方向向外飛散的。帶凹槽的裝藥在引爆後，在凹槽軸線上會出現一股匯聚的、速度和壓強都和高的爆炸產物流，在一定的範圍內使炸藥爆炸釋放出來的化學能集中起來。當裝藥凹槽內表面襯上一個藥形罩時，裝藥爆轟後，凹槽附近炸藥爆炸的能量就會傳遞給藥形罩，使藥形罩以很大的速度向軸線運動，此時，藥型罩在高溫高壓的爆轟產物的作用下，形成金屬桿，可以看作流體。其中，藥型罩的內表面形成細長的金屬射流，藥型罩外表面形成杵體。藥型罩壓垮並產生射流的過程，射流吸收的爆炸能量不會象爆炸產物那樣再散失掉。金屬桿在軸向上存在速度梯度，從而，引起了金屬射流在飛行過程中拉斷現象。炸藥性能和重量、裝藥結構、起爆方式、藥型罩材料及其幾何尺寸等對金屬流的形成和侵徹具有顯著影響。圓柱形藥柱爆洪後，爆轟產物沿近似垂直原藥柱表面的方向，向四周飛散，作用於鋼板部分的僅僅是藥柱端部的爆轟產物，作用的面積等於藥柱端面積。帶錐孔的圓柱形藥柱則不同：錐孔部分的爆轟產物飛散時，先向軸線集中，匯聚成一股速度和壓力都很高的氣流，稱為聚能氣流。爆轟產物的能量集中在較小的面積上，在鋼板上就打出了更深的孔，這就是錐形孔能夠提高破壞作用的原因。錐孔處爆轟產物向軸線匯聚時，有兩個因素在起作用：1.爆轟產物質點以一定速度沿近似垂直於錐面的方向向軸線匯聚，使能量集中；2.爆轟產物的壓力本來就很高，匯聚是在軸線處形成更高的壓力區，高壓迫使爆轟產物向周圍低壓區膨脹，使能量分散。由於上述兩因素的綜合作用，氣流不能無限的集中，而在離藥柱端面某一距離處達到最大的集中，以後則又迅速飛散開了。為了提高聚能效應，就應設法避免高壓膨脹引起能量分散而不利於能量集中的因素，對於聚能作用，能量集中的程度可用單位體積能量，即能量密度來做比較。爆轟波的能量中，位能占3/4，動能占1/4。而聚能過程，動能是能夠集中的，位能則不能集中，反而起分散作用，所以，聚能氣流的能量集中程度不是很高的。如果設法把能量儘可能轉換成動能的形式，就能大大提高能量的集中程度。在藥柱錐孔表面加一個銅罩，爆轟產物在推動罩壁向軸線運動過程中，就能將能量傳遞給了銅罩。由於銅的可壓縮性很小，因此內能增加很少，能量的加大部分表現為動能形式，這樣就可避免高壓膨脹引起的能量分散而使能量更為集中。此外，銅罩還有兩個有利於穿孔的作用：1.罩壁在軸線處匯聚碰撞時，發生能量重新分配。罩內表面銅層的速度比閉合時的速度高1至2倍，使能量密度進一步提高，形成金屬射流；罩的其餘部分則形成速度較低的杵。嚴格的講，錐形罩壁在向軸線運動過程中，能量已經在逐漸地由外曾向內層轉移。2.金屬射流各部分的速度是不同的，端部速度高，尾部速度低，因此射流再向前運動過程中將被拉長。但由於銅的優良的延性，射流可以比原長延伸好幾倍而不斷裂。當然，金屬射流在延伸過程中不像聚能氣流那樣膨脹分散，仍保持著原來的能量密度。由此可知，藥型罩的作用是將炸藥的爆轟能量轉換成罩的動能，從而提高聚能作用，所以對罩的材料的要求是：可壓縮性小，再聚能過程中不氣化，密度大，延性好；銅是目前套用最為普遍的材料，也有少量使用金屬鉭製作的藥型罩。由上面的分析來看，聚能效應的主要特點使能量密度高和方向性強，但僅僅在錐孔方向上有很大的能量密度和破壞作用，其他方向則和普通裝藥的破壞作用是一樣的；因此，聚能裝藥一般只適用於產生局部破壞作用的領域。事實上，不僅錐形罩能產生聚能作用，其他如拋物線形罩和半球形罩等也能產生聚能作用，這些都屬於軸對稱聚能裝藥。錐形罩也有圓錐形、喇叭形、雙錐罩等多種形式。有時，藥型罩可以做得很長，用以產生一條聚能射流，起切割作用，這種裝要成為線型聚能裝藥或切割索。軸對稱和平面對稱型聚能裝藥套用很廣，如在軍事上，用於對付各種裝甲目標；在工程爆破中，可在土層和岩石上打孔（勘探領域）；在野外切割鋼板、鋼樑；在水下切割構件（打撈沉船時切割船體）。