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2015-11-11 18:56:09.0 责renbian辑:崔玮娜

 

吴瑞波1  武彩岗1  牛跃许1 张明fang2  张富gui2    2

(1.中guo人民解放军66267部队,河北石家庄,050081

2.包头正大工程bet98有xiangong司,内蒙gu包头,014000)

摘yao:本项目是“防凌破冰关键糺i跹衘iu糱ai癰ei研制”ke研课题deren务之yi。wei了适应冰gai下水中bet98deyao求,采yong双级时cha弹,yi级弹应yong聚能原理进行da洞,er级弹zuan洞在水中bet98,省qu了人工机xiezuan孔工序,ti高了功效。全弹炸药采yong乳化炸药,弹体全部采yong塑料,达到了安全、民yong化、实yong化和经济化de目de,足bet98破冰deyi项创新糺i酢

关键词:双级;时cha;安全;破冰弹

 

1引言

根据“十erwu”guo家ke技支cheng计划a眤huangbei关键糺i跹衘iu与zhuangbei研制”ke研项目中“防凌破冰关键糺i跹衘iu糱ai癰ei研制”课题deyao求,首xian进行了bet98破冰关键糺i鮠e试验研jiu,从集中药包破冰试验得到,水中bet98破冰比冰shangluo露bet98de效guo大510倍,但是水中bet98必xuxian在冰shang机xiezuan孔。能不能zuo到yi弹两yong,即da洞和入水bet98yi体化。我们diao研和查阅guo内外zi料,对已觴ie牧郊镀票(水ke院、重庆5013工厂合作研制de专yong冰下破冰弹和淄博732工厂研制de黄河防凌弹,ru图1和图2所示)20133yuebet98破冰试验中进行了实弹爆炸试验,发现了yi些问题,进行gai进设计后,使新型de破冰弹达到了安全、民yong化、实yong化deyao求。

2双级时cha安全破冰弹de研制过程

首蟫en颐嵌詆uo内外dezi料进行了diao研,了解了有关情况:

(1)2003年,内蒙gu工业大xuebet98研jiu所佟铮jiao授tichuyi种新式高能破冰弹de设想。

(2)2008年,黄河水利委员会山东黄河河务局与山东省机xie厂研jiu所研制了防凌弹(全称CBD- I型黄河防凌弹)

(3)2008年,水ke院与重庆5013工厂同时研制chu了集da洞与bet98于yi体de专yong破冰弹。

对已觴ie牧街制票20133yuebet98破冰试验中进行了实弹爆炸试验。磞ou匝閖ieguo可以看到:(1)732工厂和5013工厂de破冰弹破冰效guo相cha不大;(2)两种使yongde炸药秊i蔷鼀ong炸药,民jian使yong很少,申请购买困难;(3)秊i箉ong了jin属,爆炸碎片飞到200m外,安全性cha;(4)两种破冰弹de制作成本比较高。由于cun在de问题不符合安全、民yong、实yongdeyao求。我们吸取了shangshu两弹dechang处,进行了gai进。

3双级时cha安全破冰弹de设计

根据shangshu试验jieguo,我们自行设计研制了ru图3所示de全塑形专yong破冰弹(KT-Y型和KT-Z)

31破冰弹decai料xuan择

弹体cai料xuan择安全、实yong和祎u甦e塑料,圆筒体cai料xuan择乳bai色de有机玻璃圆管,外zhijingwei180mm,厚秗en25mm,内jingwei175mm(裶iang肆埽芏p=12gcm3);san角支cheng架采yong塑料管jian制作。聚能弹de聚能罩cai料xuan择厚秗enO205mmde薄钢板,制作成顶角weizhi角de圆锥体和半qiu形,ru图3所示。 

炸药xuanyong民yongde、密度大于1de2号岩石乳化炸药。起爆lei管采yong秒chadao爆管lei管或电lei管。

32破冰弹de关键糺i醪问

 

32I  炸药liang与弹体尺寸de计算

破冰弹de炸药采yong密秗en11gcm3de2号岩石乳化炸药。

根据5013732 工厂两弹dezi料和试验jieguo,我们设计de破冰弹:yi糳u勰艿痙e药liang控制wei45kg,er级爆炸弹de药liangxuan取8kg。按照药liang和采yong有机玻璃圆管dezhijing,确定了弹体de设计chang度。

322  两弹juli与重心高度de确定

聚能弹和爆炸弹之jiande静julijian隔,必xu考虑聚能弹xian爆炸产生dekong气冲击波对后爆er级弹de影xiang,根据计算和实ji试验情况看,xuan择大于05m时,聚能弹爆炸dekong气冲击波不会对爆炸

弹de位置产生偏移影xiang。聚能弹底面li开冰面dejuli在5lOcm之jian,产生射流效应较qiang。wei减少kong气冲击波de压力,爆炸弹de弹头设计成zi弹形.苮uan匦母叨萳i开地面应该大于1Om

323  两级弹爆炸de褃ou奔扑

两级弹体之jiande褃ou笔眏ian,5013工厂de破冰弹wei15s732工厂wei1 s5s;磞ou匝樾uo看褃ou笔眏ian取1015s比较hao。

我们通过理论计算进行验zheng。ruguo不考虑水de动压力影xiang和水de黏謙uΑI璞ǖ寤齱eiY,密秗en眩琿iheng截面面积weiS,水de密秗en1。爆炸弹在入水深度H处爆炸,而爆炸弹达到水面时de动能wei:mu2=ρgh(hwei爆炸弹重心li水面高度),爆炸弹具觴ie亩苋肯鹔ao在克服浮力和水压力所zuode功(ρ1gV+ρ1gHS)H。因ci有:

(ρ1gV+ρ1gHS) HMgh=ρVgh

zheng理得到:             ρ/ρ1(H/h+H2S/Vh)=H/h+H2/H1h            (1)

ruguo弹体de密秗en=12,则fang程式可化wei:

(H2H1h +H/h)-120  H2+H1H-12H1h0    (2)

 

jiang设计参数代入式(2),爆炸弹体高度H1=30cm,若弹体重心li开冰面juliwei10m,加shang冰厚以50cm计,则h=15m由ci式得到水面入水深度H60cm。显ran,只有增加爆炸弹li开地面dejuli和密度,才能增加入水深度。ruguo弹体重心li水面h=20m,则入水深度达到H=0.71m;ruguoh=3.6m,则H=1mh=7.5m,则H=1.5m

爆炸弹达到水面de时jian可以近似应yong自由luo体gong式得:

爆炸弹达到水面de速度,由重力势能转化求得:

假设弹体在水中zuo均减速运动,弹体水中运动juliweiH时,则弹体减速weiO,则得到所需时jianwei:

ruguo,H=0.6m,则弹体在水中减速到Ode时jian,t=0.22s

      H=0.7m,则弹体在水中减速到Ode时jian,t=0.26s

     H=1.0m,则弹体在水中减速到Ode时jian,t=0.37s

把shangshu数据zheng理成表1

从表1可以清楚地看到,增加爆炸弹li开地面高度,对于弹体入水深度增加不大,对于弹体在水謝ie脑硕眏ian几乎没有增加,只是增加了爆炸弹de自由luo体时问,而增加爆炸弹li地de高度,会gei爆炸弹de安zhuang支cheng带来不必yaode负担。因ci,理论计算告诉我们,增加爆炸弹de高度是没有必yaode。

综shang所shu,由理论计算和实ji试验jieguo,考虑到水de黏謙u投沽e影xiang,对shangshu理论计算jieguo应该适dang增加,参考已有试验jieguo,xuan取爆炸弹重心li开冰面高度1015m,两级弹之jian褃ou笔眏ianxuan择1015s是合适de。

324 KT型破冰弹de试验jieguo

我们于20133yue初在黄河包头市澄kouduan,对自行设计deKT-Y型和KT-Z型破冰弹进行了试验(ru图4所示)

 

  磞ou匝閖ieguo分析得到:

(1)KT型破冰弹de破冰效guo与SK型和732衪u街值痙e效guo相dang,bet98产生de塑料碎块飞san在4050m穌uan冢琿i安全性比它们yaohao;缺点是由于使yongde炸药liang大,弹体比较大,质liang比较重。

(2)从聚能射流da洞情况和破冰效guo比较,采yong圆锥体聚能誾hi劝雚iu形聚能罩yaohao。

4新研制两级时cha安全破冰弹de应yong试验

经过20133yuede破冰试验,我们在弹体de外形和支cheng架shangzuo了gai进,设计ru图5所示de新衪u郊妒眂ha安全破冰弹。在20142yue19日~2yue21kou,对PBD-01型破冰弹进行了实ji应yong试验。

41yu防冰塞冰ba形成,开凿流凌通道

ru图6所示deshang游漂移de冰凌遇到尚未开化de冰gai,就会形成冰塞和冰ba,从而造成冰凌双级时cha安全破冰弹de研制糺i踉謍ai。因ci在黄河de开河qi,在下游冰gai往shang开凿流凌通道,使冰凌下泄,是避免冰塞、冰ba形成dezhuyaofangfa。   

 yongbet98开凿流凌通道,yiban是在冰gaishangbet98生成kuan秗en60100mde沟槽,chang度视冰凌情况确定。通chang在yu设沟槽两边bet98形成kuan度约23mde裂缝,在两裂缝之jianyong集中药包bet98破碎冰gai,ru图7~图9所示。

 

42配合wu人机投弹,消除冰塞和冰ba

对于已经或正在形成de冰塞和冰ba,可以采yongwu人机在冰塞和冰ba头部shang游水面投掷潜水爆炸弹,瓦解冰塞,崩溃冰ba;在头部侧面或ba后布设破冰弹形成kuan裂缝,疏dao炸碎de冰块下泄。

20142yue20日~2yue21日,在包头磴kou地区有yi小duan正在形成de冰塞,ru图10所示。我们设计在冰塞dezuo边,布设yi排两级时cha破冰弹,ru图11所示;在冰塞shang游采yongwu人机连续投掷潜水破冰弹。两级时cha破冰弹xian爆,而后wu人机投弹(ru图12所示)。在wu人机投掷两发潜水破冰弹后,这小duankuan约30mchang约60mde冰塞就开始瓦解而产生了移动。

5jie论

两级时cha安全破冰弹de研制是“十erwu”guo家ke技支cheng计划a眤huangbei关键糺i跹衘iu与zhuangbei研制,,ke研项目中;“防凌破冰关键糺i跹衘iu糱ai癰ei研制”课题deren务之yi,它是在已有两级破冰弹基础shangdege新,weibet98防凌破冰糺i蹩⒘藋i项安全、民yong、实yong、经济de新产pin。它de研制成功weizhu动yu防和消除冰凌灾haiti供了有力de手duan,必jiang在bet98破冰工程shang发挥它应觴ie奶厥庾鱵ong。

参考文献

[1]佟铮,马万珍,王宁﹒黄河内蒙gu河duan凌汛qi爆炸破冰de基本fangfa[J].人民黄河,2003121213

[2]中guo水利水电kexue研jiu院.人工干yu开河防凌措shi及fang案制定研jiu报告.2009

摘自《中guobet98新进展》