CN108801067A - 一种用于模拟爆炸效应的爆源装置 - Google Patents

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王明洋
徐小辉
邱艳宇
赵跃堂
李�杰
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    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种用于模拟爆炸效应的爆源装置，包括玻璃罩、导爆索、钢管、密封塞、电雷管、起爆器、空气压力调节装置。导爆索一端拧成螺旋状置于玻璃罩中心，另一端通过钢管穿出密封塞，并与电雷管的锥形端相接，电雷管的另一端与起爆器相连；玻璃罩底端通过气针、电磁阀与空气压力调节装置相连；本发明的爆源装置可用于不同环境空气、水中、沙中爆炸效应的模拟，特别适用于大当量地下爆炸抛掷弹坑和疏松鼓包形成的科学模拟试验，操作简单、起爆控制性强。

Description

一种用于模拟爆炸效应的爆源装置
技术领域
本发明属于防护工程建设及防护技术和工程爆破研究领域，特别涉及一种用于模拟爆炸效应的爆源装置。
背景技术
模拟法广泛应用于不同的科学领域，采用相似物理模拟试验的方法可以模拟地下爆炸过程中各种影响因素对弹坑和鼓包形成的影响，使人们更容易全面把握爆破过程中岩体的运动、变形及破坏特性，是研究地下爆破问题的一种有效的方法。
当前，国内外主要的地下爆炸物理模型试验装置主要有离心机爆炸模拟装置和真空室爆炸模拟装置。岳松林等在文献(岳松林，邱艳宇，王德荣等.岩石中爆炸成坑效应的模型试验方法及对比分析(J).岩石力学与工程学报，2014，33(9)：1925-1932)中指出，由于受到离心机加速度和吊篮模型箱尺寸的限制，土工爆炸离心机模拟比尺有限，只适用于小当量和小比例埋深的抛掷爆炸模拟.
真空室爆炸模型试验装置可控性强，模拟适用范围广，在大当量大埋深地下爆炸成坑现象模拟时具有明显的优势；而爆源是真空室模拟爆炸的关键设备，国外最早由前苏联地球物理研究所的M.A.Sadovskii和V.V.Adushkin等学者报道的真空室地下爆炸模拟装置，其爆源装置是采用球形镍铬丝金属栅格内置薄壁橡胶气囊做成的，通过低压电流加热镍铬丝来烧裂橡胶球达到释放压缩气体的目的。但是，该装置的起爆方式不仅镍铬丝的加热时间不可控，对于多组爆源的延期起爆无法做到精确的起爆控制，而且橡胶气囊很可能随机地从某处开一裂口造成气体喷出的不均匀，与地下抛掷爆炸成坑物理过程不相符，对试验模拟结果造成影响。
特别是应用于大当量(0.1～100千吨)地下爆炸效应真空室模型试验装置，国内尚未有相关报道，相应的爆源装置也属于空白，已有的爆源大部分采用微量药球进行模拟试验。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种爆炸效应模拟的爆源装置，以解决当前真空室爆炸模拟试验装置中爆源无法精确起爆控制的难题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种爆炸效应模拟的爆源装置，包括玻璃罩、导爆索、钢管、密封塞、电雷管、起爆器、空气压力调节装置；
所述玻璃罩的底端通过密封塞进行密封，所述导爆索位于玻璃罩内，导爆索通过钢管穿出密封塞，且导爆索与钢管穿入端密封；导爆索通过第一连接件与电雷管的锥形端相接；所述电雷管的另一端与起爆器相连；所述玻璃罩底端与空气压力调节装置相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)采用柔性导爆索传爆震碎玻璃罩的方式实现了爆源的精确起爆，不仅爆破效果好，而且安全可控，提高了模拟爆源的真实性和应用性。
(2)通用性强：本爆源装置不仅可用于球形装药和柱形装药条件下地下爆炸抛掷现象的模拟研究，也能够用于水中、空气中高压气体爆炸现象的模拟试验研究。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为爆源装置结构示意图。
图2(a-c)分别为空气、水、沙不同介质中玻璃球罩爆炸的高速摄影分幅摄影镜头的图片。
具体实施方式
结合图1，本发明的一种爆炸效应模拟的爆源装置，括玻璃罩1、导爆索2、钢管3、密封塞4、电雷管6、起爆器9、空气压力调节装置；
所述玻璃罩1底端通过密封塞4进行密封，所述导爆索2位于玻璃罩1内，导爆索2通过钢管3穿出密封塞4，且钢管3底端密封；导爆索2通过第一连接件7与电雷管6的锥形端相接，以保证连接的稳定性；所述电雷管6的另一端与起爆器9相连；所述玻璃罩1底端与空气压力调节装置相连，空气压力调节装置用于调节玻璃罩1内的空气压力达到实验所需要求；
作为对上述实施方式的进一步改进，所述导爆索2位于玻璃罩1内的一端拧成螺旋状，以增加导爆索2在玻璃罩1中心位置的长度，同时保证导爆索2在玻璃罩1的中心向四周传播冲击波的球形爆炸效果。
进一步的，所述空气压力调节装置包括气针5、第二连接件10、电磁阀11、电池12、开关13、压力缓冲器15、球阀16、压力表17、真空计18、泄压安全阀19、空压机20、真空泵21；所述气针5穿过密封塞4与玻璃罩1相连，气针5通过第二连接件10与电磁阀11相连，电磁阀11另一端与压力缓冲器15相连；所述空压机20、真空泵21、压力表17、真空计18均通过球阀16与压力缓冲器15相连，压力缓冲器15上还安装有泄压安全阀19；球阀16用于控制空压机20或真空泵21与压力缓冲器15的接通或关闭；当压力缓冲器15与第二空压机20接通时，压力表17用于测量压力缓冲器15内压力，即测量玻璃罩1内的压力；当压力缓冲器15与真空泵21连通时，真空计18用于测量压力缓冲器15内的真空度，即测量玻璃罩1内的真空度；所述电池12通过开关13与电磁阀11相连，电池12通过开关13对电磁阀11通断电，以控制电磁阀11的开启和关闭。
根据试验需要，当玻璃罩1内部的气体压力超过大气压力时，关闭真空泵21和真空计18上相应的球阀16，打开空压机20、压力表17及开启开关13，对压力缓冲器15充气，达到所需压力时，停止充气，断开开关13，此时玻璃罩1内部充满一定量的气体，由起爆器9引爆电雷管6，进而引爆导爆索2，导爆索2传爆产生的冲击波击碎玻璃罩1，达到释放压缩气体的目的。当玻璃罩1内部的气体压力低于大气压力时，关闭空压机20和压力表17上相应的球阀16，开启真空泵21和真空计18上相应的球阀16及开启开关13，对压力缓冲器15抽气，达到所需真空度时，停止抽气，关闭开关13，此时玻璃罩1内部达到一定压力，由起爆器9引爆电雷管6，进而引爆导爆索2，导爆索2产生的冲击波击碎玻璃罩2-1，达到释放气体的目的。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述电雷管6、第一连接件7均安装在防护罩8内，避免爆炸冲击波对周围环境造成破坏。
在一些实施方式中，所述玻璃罩1可以为球形、圆柱形、多边形或其他形状的腔体结构。
图2为(a-c)分别为在空气、水、沙不同介质中玻璃球罩1爆炸的高速摄影分幅摄影镜头图片，空气中图片采集时间分别为0、0.2、2、5、10、20ms；水中图片采集时间分别为0、2、5、18、52、102ms；沙中图片采集时间分别为0、20、50、100、200、250ms；从图可以看出，玻璃球罩1碎片的膨胀运动是球形的，爆源的爆破效果满足大当量爆炸效应模拟装置的功能设计要求，能够实现对爆源起爆的精确控制；本发明可通过调节玻璃罩1内的压力，及将爆源置于空气、水、沙等不同环境中，即可满足不同环境中爆炸效应的模拟。本发明的爆源装置不仅可应用于低当量的爆炸效应模拟，特别适用于应用于大当量地下爆炸效应真空室模型试验装置，如模拟大规模地下浅埋爆炸成坑现象。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动、组合与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种用于模拟爆炸效应的爆源装置，包括玻璃罩(1)、导爆索(2)、钢管(3)、密封塞(4)、电雷管(6)、起爆器(9)、空气压力调节装置；
所述玻璃罩(1)的底端通过密封塞(4)进行密封，所述导爆索(2)位于玻璃罩(1)内，导爆索(2)通过钢管(3)穿出密封塞(4)，且导爆索(2)与钢管(3)穿入端密封；导爆索(2)通过第一连接件(7)与电雷管(6)的锥形端相连；所述电雷管(6)的另一端与起爆器(9)相连；所述玻璃罩(1)底端与空气压力调节装置相连。
2.如权利要求1所述的用于模拟爆炸效应的爆源装置，其特征在于，所述空气压力调节装置包括气针(5)、第二连接件(10)、电磁阀(11)、电池(12)、开关(13)、压力缓冲器(15)、球阀(16)、压力表(17)、真空计(18)、泄压安全阀(19)、空压机(20)、真空泵(21)；所述气针(5)穿过密封塞(4)与玻璃罩(1)相连，气针(5)通过第二连接件(10)与电磁阀(11)相连，电磁阀(11)另一端与压力缓冲器(15)相连；所述空压机(20)、真空泵(21)、压力表(17)、真空计(18)均通过球阀(16)与压力缓冲器(15)相连，压力缓冲器(15)上还安装有泄压安全阀(19)；所述电池(12)通过开关(13)与电磁阀(11)相连，电池(12)通过开关(13)对电磁阀(11)通断电。
3.如权利要求1所述的用于模拟爆炸效应的爆源装置，其特征在于，所述电雷管(6)、第一连接件(7)均安装在防护罩(8)内。
4.如权利要求1所述的用于模拟爆炸效应的爆源装置，其特征在于，所述导爆索(2)位于玻璃罩(1)内的一端拧成螺旋状。
5.如权利要求1所述的用于模拟爆炸效应的爆源装置，其特征在于，所述玻璃罩(1)可以为球形、圆柱形、多边形或其他形状的腔体结构。
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