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聚能射流是什么原理?

多点聚能射流是指通过在装药壳体上设置多个横向药型罩从而引发若干个多向聚能射流的成型装药结构,是聚能装药在工程应用领域的又一突破性进展。该射流发生装置把炸药内能通过药型罩转化成聚能射流的动能,使原有的炸药冲击波和高压气体破岩机理转换为聚能射流致裂、爆生气体拉力破岩过程。利用金属射流的高侵彻性能和岩石的弱抗拉能力达到提高破岩效率和能量利用率,同时降低爆破振动的目的。 在隧道掘进爆破施工和台阶式中深孔爆破中,掏槽孔利用率低、爆破震动危害大以及残留根底的现象严重影响施工质量和效率,造成上述现象的共同原因为炮孔底部岩石夹制性大、自由面狭小,而且炸药做功能力不足。传统方式通过增加炸药使用量来提高作用效果,但是这又反过来提高了振动及爆破危害。 本文基于聚能射流形成及射流破岩机理,结合炮孔具体形态,首先确定射流发生器的基本形态为圆柱状结构同时实现纵向射流。实验主要采用线性圆管药型罩(JPT-C)和锥形罩(JPT-P)两种形态药型罩。针对JPT-C型射流发生器,依次采用雷管壳、紫铜管、铝管作为药型罩,分别以钢板和钢管为靶板,研究药型罩材质对聚能射流的产生机理和作用效果的影响。最后,在自浇筑混凝土模型靶上验证其掏槽效果。研究发现JPT-C型发生器产生密集的刀状多向射流,另外设计一种JPT-P型发生器用于产生较深的侵彻孔,作为刀装切割射流的补充。 从一端起爆装药的实验发现,一体式装药结构的非起爆端药型罩发生非对称变形,形成的射流会发生一定角度的偏斜。对应的理论分析和数值模拟结果表明,非对称射流的形成主要由于爆轰波与药型罩壁面的非对称作用过程。金属罩壁材料在炸药爆轰波的作用下首先形成飞片,对称起爆时等能量的飞片在药型罩中心轴线上碰撞形成金属射流。而在爆轰波的非对称作用下,金属罩壁各侧压力不等,无法在轴线汇聚碰撞,导致形成射流的偏转。 据此提出在装药中增加隔板以改变爆轰波作用方向和采用异形药型罩适应非对称爆轰波的两种微观修正方案。最后,实验直接采用独立正向起爆聚能装药的组合式结构避免了非对称现象,实验及数值模拟均表明,独立装药组合结构更具有实际工程应用价值。

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