不同敏化方式的乳化炸藥水下爆炸能量測試

唐學軍+吳紅波

摘 要：利用水下爆炸測試系統，對使用化學敏化劑亞硝酸鈉、物理敏化劑膨脹珍珠巖和玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進行了實驗研究，比較了在相同條件下三種敏化方式的乳化炸藥 的水下爆炸能量。研究結果表明：在相同條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。

關鍵詞：乳化炸藥 敏化劑 水下爆炸能量

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0109-02

在我國現有的工業炸藥品種中，乳化炸藥作為一種油包水型抗水工業炸藥，因其具有優良的爆炸、安全、環保性能，在工爆破中得到了廣泛的應用。敏化劑作為乳化炸藥的重要組成部分對乳化炸藥水下爆炸能量產生重要的影響，而乳化炸藥的爆炸能量直接影響著水下爆破施工的效果。所以研究不同敏化劑對乳化炸藥性能的影響具有重要的實際意義。

對于乳化炸藥的水下爆炸性能測試方面，徐更光等人對炸藥水下爆炸沖擊波的傳播進行了近似計算[1]；李澎研究了非理想炸藥水下爆炸能量的輸出結構[2]；俞統昌，王曉峰等人研究了炸藥水下爆炸沖擊波的性能[3]。本文對不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進行實驗測試，得到了水下沖擊波能和氣泡能等重要的實驗參數，對乳化炸藥的配方設計、性能預測以及工業生產都具有重要的理論和實踐意義。

1 實驗部分

1.1 實驗測試

乳化炸藥水下爆炸測試系統由爆炸水池、藥包和測量系統組成[4]，實驗系統示意圖如圖1所示。實驗時，通過橫梁上的行車，將藥包放入水池中心水深2/3處，因為此位置來自水面和水池底部的反射波可以相互抵消[5]，可以滿足沖擊波能和氣泡能的測試要求[6-7]。藥包是由10 g乳化炸藥，測試系統由壓電式壓力傳感器傳感器、信號傳輸電纜、電荷放大器、數據存儲示波器等組成。實驗時，首先將實驗儀器安裝調試好， 然后將藥包固定在鐵架子上，通過橫梁上的行車把藥包送到水中的預定位置，傳感器距離藥包中心0.5 m，然后使數據采集系統處于等待采集狀態后，引爆炸藥（圖1）。

1.2 實驗測試結果

本實驗所用的乳化炸藥配方見表1。

敏化劑分為物理敏化劑和化學敏化劑，物理敏化劑為玻璃微球、膨脹珍珠巖，化學敏化劑為亞硝酸鈉。為了方便，將用膨脹珍珠巖、玻璃微球和亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥分別記為1#炸藥、2#炸藥和3#炸藥。其水下爆炸能量測試結果見表2。

2 結果分析

根據表2中的計算結果，并結合比沖擊波能Es、比氣泡能Eb和水下爆炸能Et計算公式[8]，對采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸參數進行計算結果見表3，能量的分布圖見圖2。

d （1）

式中，ρW—水的密度；W—藥包重量（kg）；

R—傳感器至藥包中心的距離（m）；Pm—沖擊波峰值壓力（Mpa）。

（2）

其中，是由給定水池、裝藥量和位置確定的常數；為修正后的氣泡脈動周期。

（3）

式中：k?—藥型系數，對于球形藥包k?=1；μ—沖擊波損失系數（μ·Es是單位質量炸藥原本傳到水中的沖擊波能）

結合表3和圖3可知，在相同的條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。對于物理敏化方式而言，因為膨脹珍珠巖的顆粒尺寸大于玻璃微球，因此對于相同含量的添加量而言，單位體積炸藥中膨脹珍珠巖敏化的有效氣泡量相對較少，相應地，其熱點的數目也較少，另一方面，由于膨脹珍珠巖粒徑比玻璃微球的大，在相同的條件下，膨脹珍珠巖的溫升也相對低些。因此，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量低于膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥。就化學敏化而言，因亞硝酸鈉需用的量很少，而且化學發泡的影響因素較多，針對本試驗結果來說，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量稍微低于玻璃微球敏化，但高于珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量。

3 結語

該文在試驗研究和理論分析的基礎上， 研究探討了不同敏化劑對乳化炸藥水下爆炸能量的影響，得出以下結論：在炸藥配比相同的條件下，采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量不同，其中使用玻璃微球敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最高，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥水下爆炸能量次之，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最低。

參考文獻

[1] 李澎，徐更光.水下爆炸沖擊波傳播的近似計算[J].火炸藥學報，2006，29（4） ： 21-24.

[2] 李澎.非理想炸藥水下爆炸能量輸出結構研究[D].北京：北京理工大學， 2006

[3] 俞統昌，王曉峰，王建靈.炸藥的水下爆炸沖擊波性能[J].含能材料，2003，11（4）：182-186.

[4] 吳紅波，顏事龍，劉鋒.敏化劑類型對乳化炸藥減敏程度的影響[J].中國礦業，2007，16（7）：94-97.

[5] 王建靈，趙東奎，郭煒，等.水下爆炸能量測試中炸藥入水深度的確定[J].火炸藥學報，2002，25（2）：30-32.

[6] Boeksteiner G.Evaluation of underwater explosive performance of PBXW-115， ADA315885[R].Springfild：NTIS，1996

[7] 張立，汪大立.水下爆炸炸藥能測量消除邊界效應的研究[J].爆破器材，1995，24（2）：1-6.

[8] 張立.爆破器材性能與爆炸效應測試[M].合肥：中國科學技術出版社，2006.endprint

摘 要：利用水下爆炸測試系統，對使用化學敏化劑亞硝酸鈉、物理敏化劑膨脹珍珠巖和玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進行了實驗研究，比較了在相同條件下三種敏化方式的乳化炸藥 的水下爆炸能量。研究結果表明：在相同條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。

關鍵詞：乳化炸藥 敏化劑 水下爆炸能量

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0109-02

在我國現有的工業炸藥品種中，乳化炸藥作為一種油包水型抗水工業炸藥，因其具有優良的爆炸、安全、環保性能，在工爆破中得到了廣泛的應用。敏化劑作為乳化炸藥的重要組成部分對乳化炸藥水下爆炸能量產生重要的影響，而乳化炸藥的爆炸能量直接影響著水下爆破施工的效果。所以研究不同敏化劑對乳化炸藥性能的影響具有重要的實際意義。

對于乳化炸藥的水下爆炸性能測試方面，徐更光等人對炸藥水下爆炸沖擊波的傳播進行了近似計算[1]；李澎研究了非理想炸藥水下爆炸能量的輸出結構[2]；俞統昌，王曉峰等人研究了炸藥水下爆炸沖擊波的性能[3]。本文對不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進行實驗測試，得到了水下沖擊波能和氣泡能等重要的實驗參數，對乳化炸藥的配方設計、性能預測以及工業生產都具有重要的理論和實踐意義。

1 實驗部分

1.1 實驗測試

乳化炸藥水下爆炸測試系統由爆炸水池、藥包和測量系統組成[4]，實驗系統示意圖如圖1所示。實驗時，通過橫梁上的行車，將藥包放入水池中心水深2/3處，因為此位置來自水面和水池底部的反射波可以相互抵消[5]，可以滿足沖擊波能和氣泡能的測試要求[6-7]。藥包是由10 g乳化炸藥，測試系統由壓電式壓力傳感器傳感器、信號傳輸電纜、電荷放大器、數據存儲示波器等組成。實驗時，首先將實驗儀器安裝調試好， 然后將藥包固定在鐵架子上，通過橫梁上的行車把藥包送到水中的預定位置，傳感器距離藥包中心0.5 m，然后使數據采集系統處于等待采集狀態后，引爆炸藥（圖1）。

1.2 實驗測試結果

本實驗所用的乳化炸藥配方見表1。

敏化劑分為物理敏化劑和化學敏化劑，物理敏化劑為玻璃微球、膨脹珍珠巖，化學敏化劑為亞硝酸鈉。為了方便，將用膨脹珍珠巖、玻璃微球和亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥分別記為1#炸藥、2#炸藥和3#炸藥。其水下爆炸能量測試結果見表2。

2 結果分析

根據表2中的計算結果，并結合比沖擊波能Es、比氣泡能Eb和水下爆炸能Et計算公式[8]，對采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸參數進行計算結果見表3，能量的分布圖見圖2。

d （1）

式中，ρW—水的密度；W—藥包重量（kg）；

R—傳感器至藥包中心的距離（m）；Pm—沖擊波峰值壓力（Mpa）。

（2）

其中，是由給定水池、裝藥量和位置確定的常數；為修正后的氣泡脈動周期。

（3）

式中：k?—藥型系數，對于球形藥包k?=1；μ—沖擊波損失系數（μ·Es是單位質量炸藥原本傳到水中的沖擊波能）

結合表3和圖3可知，在相同的條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。對于物理敏化方式而言，因為膨脹珍珠巖的顆粒尺寸大于玻璃微球，因此對于相同含量的添加量而言，單位體積炸藥中膨脹珍珠巖敏化的有效氣泡量相對較少，相應地，其熱點的數目也較少，另一方面，由于膨脹珍珠巖粒徑比玻璃微球的大，在相同的條件下，膨脹珍珠巖的溫升也相對低些。因此，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量低于膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥。就化學敏化而言，因亞硝酸鈉需用的量很少，而且化學發泡的影響因素較多，針對本試驗結果來說，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量稍微低于玻璃微球敏化，但高于珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量。

3 結語

該文在試驗研究和理論分析的基礎上， 研究探討了不同敏化劑對乳化炸藥水下爆炸能量的影響，得出以下結論：在炸藥配比相同的條件下，采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量不同，其中使用玻璃微球敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最高，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥水下爆炸能量次之，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最低。

參考文獻

[1] 李澎，徐更光.水下爆炸沖擊波傳播的近似計算[J].火炸藥學報，2006，29（4） ： 21-24.

[2] 李澎.非理想炸藥水下爆炸能量輸出結構研究[D].北京：北京理工大學， 2006

[3] 俞統昌，王曉峰，王建靈.炸藥的水下爆炸沖擊波性能[J].含能材料，2003，11（4）：182-186.

[4] 吳紅波，顏事龍，劉鋒.敏化劑類型對乳化炸藥減敏程度的影響[J].中國礦業，2007，16（7）：94-97.

[5] 王建靈，趙東奎，郭煒，等.水下爆炸能量測試中炸藥入水深度的確定[J].火炸藥學報，2002，25（2）：30-32.

[6] Boeksteiner G.Evaluation of underwater explosive performance of PBXW-115， ADA315885[R].Springfild：NTIS，1996

[7] 張立，汪大立.水下爆炸炸藥能測量消除邊界效應的研究[J].爆破器材，1995，24（2）：1-6.

[8] 張立.爆破器材性能與爆炸效應測試[M].合肥：中國科學技術出版社，2006.endprint

摘 要：利用水下爆炸測試系統，對使用化學敏化劑亞硝酸鈉、物理敏化劑膨脹珍珠巖和玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進行了實驗研究，比較了在相同條件下三種敏化方式的乳化炸藥 的水下爆炸能量。研究結果表明：在相同條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。

關鍵詞：乳化炸藥 敏化劑 水下爆炸能量

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0109-02

在我國現有的工業炸藥品種中，乳化炸藥作為一種油包水型抗水工業炸藥，因其具有優良的爆炸、安全、環保性能，在工爆破中得到了廣泛的應用。敏化劑作為乳化炸藥的重要組成部分對乳化炸藥水下爆炸能量產生重要的影響，而乳化炸藥的爆炸能量直接影響著水下爆破施工的效果。所以研究不同敏化劑對乳化炸藥性能的影響具有重要的實際意義。

對于乳化炸藥的水下爆炸性能測試方面，徐更光等人對炸藥水下爆炸沖擊波的傳播進行了近似計算[1]；李澎研究了非理想炸藥水下爆炸能量的輸出結構[2]；俞統昌，王曉峰等人研究了炸藥水下爆炸沖擊波的性能[3]。本文對不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量進行實驗測試，得到了水下沖擊波能和氣泡能等重要的實驗參數，對乳化炸藥的配方設計、性能預測以及工業生產都具有重要的理論和實踐意義。

1 實驗部分

1.1 實驗測試

乳化炸藥水下爆炸測試系統由爆炸水池、藥包和測量系統組成[4]，實驗系統示意圖如圖1所示。實驗時，通過橫梁上的行車，將藥包放入水池中心水深2/3處，因為此位置來自水面和水池底部的反射波可以相互抵消[5]，可以滿足沖擊波能和氣泡能的測試要求[6-7]。藥包是由10 g乳化炸藥，測試系統由壓電式壓力傳感器傳感器、信號傳輸電纜、電荷放大器、數據存儲示波器等組成。實驗時，首先將實驗儀器安裝調試好， 然后將藥包固定在鐵架子上，通過橫梁上的行車把藥包送到水中的預定位置，傳感器距離藥包中心0.5 m，然后使數據采集系統處于等待采集狀態后，引爆炸藥（圖1）。

1.2 實驗測試結果

本實驗所用的乳化炸藥配方見表1。

敏化劑分為物理敏化劑和化學敏化劑，物理敏化劑為玻璃微球、膨脹珍珠巖，化學敏化劑為亞硝酸鈉。為了方便，將用膨脹珍珠巖、玻璃微球和亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥分別記為1#炸藥、2#炸藥和3#炸藥。其水下爆炸能量測試結果見表2。

2 結果分析

根據表2中的計算結果，并結合比沖擊波能Es、比氣泡能Eb和水下爆炸能Et計算公式[8]，對采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸參數進行計算結果見表3，能量的分布圖見圖2。

d （1）

式中，ρW—水的密度；W—藥包重量（kg）；

R—傳感器至藥包中心的距離（m）；Pm—沖擊波峰值壓力（Mpa）。

（2）

其中，是由給定水池、裝藥量和位置確定的常數；為修正后的氣泡脈動周期。

（3）

式中：k?—藥型系數，對于球形藥包k?=1；μ—沖擊波損失系數（μ·Es是單位質量炸藥原本傳到水中的沖擊波能）

結合表3和圖3可知，在相同的條件下，玻璃微球敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最大，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量次之，珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量最低。對于物理敏化方式而言，因為膨脹珍珠巖的顆粒尺寸大于玻璃微球，因此對于相同含量的添加量而言，單位體積炸藥中膨脹珍珠巖敏化的有效氣泡量相對較少，相應地，其熱點的數目也較少，另一方面，由于膨脹珍珠巖粒徑比玻璃微球的大，在相同的條件下，膨脹珍珠巖的溫升也相對低些。因此，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量低于膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥。就化學敏化而言，因亞硝酸鈉需用的量很少，而且化學發泡的影響因素較多，針對本試驗結果來說，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量稍微低于玻璃微球敏化，但高于珍珠巖敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量。

3 結語

該文在試驗研究和理論分析的基礎上， 研究探討了不同敏化劑對乳化炸藥水下爆炸能量的影響，得出以下結論：在炸藥配比相同的條件下，采用不同敏化劑敏化的乳化炸藥的水下爆炸能量不同，其中使用玻璃微球敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最高，亞硝酸鈉敏化的乳化炸藥水下爆炸能量次之，膨脹珍珠巖敏化的乳化炸藥水下爆炸能量最低。

參考文獻

[1] 李澎，徐更光.水下爆炸沖擊波傳播的近似計算[J].火炸藥學報，2006，29（4） ： 21-24.

[2] 李澎.非理想炸藥水下爆炸能量輸出結構研究[D].北京：北京理工大學， 2006

[3] 俞統昌，王曉峰，王建靈.炸藥的水下爆炸沖擊波性能[J].含能材料，2003，11（4）：182-186.

[4] 吳紅波，顏事龍，劉鋒.敏化劑類型對乳化炸藥減敏程度的影響[J].中國礦業，2007，16（7）：94-97.

[5] 王建靈，趙東奎，郭煒，等.水下爆炸能量測試中炸藥入水深度的確定[J].火炸藥學報，2002，25（2）：30-32.

[6] Boeksteiner G.Evaluation of underwater explosive performance of PBXW-115， ADA315885[R].Springfild：NTIS，1996

[7] 張立，汪大立.水下爆炸炸藥能測量消除邊界效應的研究[J].爆破器材，1995，24（2）：1-6.

[8] 張立.爆破器材性能與爆炸效應測試[M].合肥：中國科學技術出版社，2006.endprint