實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,高速攝影機(jī)的拍攝速度為2000s-1,圖12為模型實(shí)驗(yàn)拋擲彈坑的發(fā)展演化進(jìn)程,彈坑的最終形態(tài)和玻璃球罩爆破碎片見(jiàn)圖13 。由實(shí)驗(yàn)回收的玻璃碎片(平均直徑為15mm)可知,爆源裝置正常起爆,碎片大小對(duì)壓縮氣體的釋放不會(huì)產(chǎn)生影響 。模型實(shí)驗(yàn)拋擲彈坑的形態(tài)與大當(dāng)量地下淺埋爆炸彈坑的典型構(gòu)造形態(tài)相似,具有雙曲線形狀 。依據(jù)拋擲彈坑的構(gòu)造組成(見(jiàn)圖11),對(duì)彈坑頂部直徑、彈坑直徑和深度進(jìn)行測(cè)量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4 。其中彈坑的體積采用公式得到 。
表4模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果
圖12模型中拋擲彈坑發(fā)展變化鏡頭
圖13模型中拋擲彈坑最終形態(tài)及玻璃球罩碎片
由表3可知,模型實(shí)驗(yàn)的彈坑半徑比原型相似計(jì)算結(jié)果大13.3%,而彈坑深度比原型小12.5%,成坑體積小約20%,拋擲指數(shù)的相對(duì)誤差為20%,從原型和模型實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析結(jié)果可知,大當(dāng)量地下爆炸效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)展的拋擲爆炸模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與原型現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符,利用該裝置可以開(kāi)展不同規(guī)模的地下爆炸拋擲成坑實(shí)驗(yàn)研究 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在的誤差,究其原因一方面由于原型Neptun爆炸發(fā)生在坡度為30°的傾斜山坡上,由于彈坑上翼的倒塌,彈坑底部和下部被覆埋,對(duì)彈坑的形態(tài)及幾何尺寸造成了影響;另一方面此裝置的物理模擬基礎(chǔ)是把大當(dāng)量地下爆炸看作是爆炸空腔氣體推動(dòng)破碎巖石拋擲運(yùn)動(dòng)的過(guò)程,采用柔性導(dǎo)爆索傳爆震碎玻璃球罩的方式雖然保證了爆腔的破裂效果,解決了爆源的起爆控制難題,但是玻璃球罩內(nèi)部10cm長(zhǎng)度的導(dǎo)爆索爆炸可能對(duì)爆腔內(nèi)的初始準(zhǔn)靜態(tài)氣體壓力造成影響,從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,此外,模擬相似材料石英砂的密度比原型凝灰?guī)r的密度略小,忽略相似材料石英砂的內(nèi)聚力,容器罐體的低真空度值穩(wěn)定時(shí)間很短等因素均可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成誤差 。
4、結(jié)論
對(duì)大當(dāng)量地下爆炸拋擲成坑物理過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)化,基于大當(dāng)量地下爆炸效應(yīng)模型實(shí)驗(yàn)方法,研制了考慮重力影響的淺埋地下爆炸拋擲成坑效應(yīng)縮比模擬實(shí)驗(yàn)裝置,并進(jìn)行了模型實(shí)驗(yàn),得到以下結(jié)論:
(1)研制的大當(dāng)量地下爆炸效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)裝置主要包括容器罐體、快開(kāi)門(mén)密閉機(jī)構(gòu)、爆源系統(tǒng)、真空泵組、量測(cè)控制系統(tǒng)等,主要實(shí)驗(yàn)參數(shù)(爆源氣體壓力、容器罐體真空度值)可調(diào)可控,通過(guò)調(diào)整模擬比尺,能夠模擬0.1~100kt、埋深20~400m范圍內(nèi)不同比尺的地下爆炸拋擲成坑現(xiàn)象;
(2)采用齒嚙式卡箍連接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)法蘭盤(pán)和容器罐體的快速開(kāi)啟和密閉連接,不僅承壓密閉性能好,而且操作方便、自動(dòng)化程度高;
(3)建立了考慮彈藥圍巖特性的爆源初始參數(shù)的計(jì)算方法,提出的柔性導(dǎo)爆索傳爆震碎玻璃球罩的新型爆源裝置,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精確起爆控制,安全可控,而且柔爆索爆炸對(duì)拋擲成坑的影響很小,提高了模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性;
(4)相比于爆炸離心機(jī)動(dòng)輒幾千萬(wàn)甚至上億的制造成本,本裝置造價(jià)成本低,無(wú)需提供額外的加速度,在模擬大當(dāng)量地下淺埋爆炸拋擲成坑現(xiàn)象時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì),可為鉆地核武器地下爆炸成坑毀傷機(jī)制和大型工程爆破效果的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等方面的科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 。
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