胡宗元

(首都经济贸易大学安全与环境工程学院，北京100070)

0 引言

关于水下爆炸实验研究多数采用数值模拟实验的方式进行［1-6］，真正的实验研究相对较少［7-8］;究其原因，主要是实验研究的危险程度高、周期长、成本高、可操作性差、成功率低等。本文旨在设计研究一种新型安全高效可靠的水下爆炸实验设备，以促进相关水下爆炸实验的进行。

水下爆炸实验设备主要包括爆炸容器和测试系统。爆炸容器是在国防、科研领域及工业领域较为广泛应用的抗爆防护设备［9］，其设计一般把爆炸瞬态载荷转化为等效静载荷后按压力容器设计来进行［10-12］。球型容器中心对称，受力均匀，在同等内压下，球形容器所需要壁厚最薄，容器表面积最小。因此，爆炸容器采用球型容器。测试系统采用由示波器、电荷放大器、应变仪、超压传感器及应变传感器等组成的系统。

1 水下爆炸容器内部爆炸冲击波强度确定及材料选择

为了便于研究，实验采用球形药包。对于球形药包，距爆心距离为R处的水中冲击波峰值压力［13］:

式中:pm为测量点波阵面上的峰值压力，Pa;K是与炸药性质有关的常数;W表示药量，kg;R表示测量点距药包中心的距离，m;α为与炸药性质有关的常数。

查表可知［14］，TNT(梯恩梯)的爆热QvT为 4 573 kJ/kg，α 值为 1.13，系数K值为 52.2 MPa(1.57 ＜＜0.078)，RDX(黑索金)的爆热为 6 318 kJ/kg，现根据下式求解RDX的K值，用KR来表示:

代入数值，解得KR=59.0 MPa。

结合理论计算与设计要求，爆炸容器的材料采用16MnR钢。16MnR钢的材料化学成分和力学性能［15］见表1。

表1 16MnR钢的力学性能和化学成分表