Page 147 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 尤元元，等： 爆破中双线型聚能药包最佳成缝角度 第 2 期

型聚能结构药包爆炸时，如图 1 所示，炸药的总 Explosive Shaped charge
能量不变，聚能槽的存在使得能量重新分配，靠 Tension Plug
近聚能槽方向的炸药能量由于聚能槽的影响，使
能量会往聚能槽方向聚集，双线型聚能爆破形成 Fluid injection
的高压力、高速度、高密度的能量射流能够提高
炸药爆炸的做功能力。双线型聚能结构药包爆
破是指，在震源药柱的轴向表面对称设置两条直 Blast hole Rock

线型聚能槽，使震源药柱在轴向两侧形成线型聚 图 1 双线型聚能爆破能量示意图
能射流。 Fig. 1 Schematic diagram of the energy in bilinear
震源药柱的爆速约为 4 500 m/s，所以可以近 shaped charge blasting
似的认为震源药柱的爆轰是在瞬时完成的。假设爆轰产物的体积等于装药的初始体积，产物的质点初
速度为零。炸药爆炸所释放出的能量全部转化为爆轰产物的内能，飞散时内能完全转变为动能，并对被
爆介质做功。沿圆面和锥角面两个方向层层向外飞散的爆炸产物会在炸药内部相遇，形成交界面 [12-14] 。
1.2 装药爆炸分析模型的建立
聚能张开角是影响聚能射流形成的典型结 x
构参数，确定最佳的聚能张开角度，进而计算出
First quadrant shaped charge silhouette
炸药产生聚能效应的最大有效利用率，能够优化
双线型聚能装药结构，提高双线型聚能爆破效果 C
和炸药能量的利用率。炸药起爆后，散射面一层 First quadrant boundary equations
of effective shaped charge
层向外传播，具体传播过程如图 1 所示，这样沿
两个方向飞散的爆生产物在中间形成一个临界 A
B G Shaped open
面，求出这条曲线可以求出炸药产生聚能效应的 F Half-Angle
E
有效利用率。由于双线型聚能药包是中心对称 α
O H D y
结构，为简化计算量，以直径为 45 mm 震源药柱
为研究对象，聚能张开角顶到炸药断面圆心的距 图 2 第一象限药柱炸药利用率函数模型
离 OH=15 mm，在第一象限建立函数模型，如图 2 Fig. 2 Functional model of explosive utilization ratio
in the first quadrant
所示。
r ；曲线 AF 为有效聚能炸药边界；B 为有效聚能炸药边界上
设聚能张开角半角为 α ；炸药断面半径为
(x 0 ,y 0 ) ；G 为炸药断面边界轮廓上的一点，且与 OB (x 1 ,y 1 ) ；E 为
任意一点，坐标为 在同一直线，其坐标为
直线 FH 上的一点，且 BE⊥FH，坐标为 (x 2 ,y 2 ) ，直线 FH 在 x 轴的截距为 15 mm。
圆第一象限的函数式为：
√
2
2
2
x +y = r 2 ⇒ y = r − x 2 (1)
直线 FH 的函数式为：
y = tan(x−α) (2)
直线 BG 的斜率 k BG 为：
√ √
2
−1 r − x 2 r − x −y 0
2
2
k BG = = 1 = 1 (3)
k DG x 1 x 1 − x 0
直线 BE 的斜率 k BE 为:
−1 tan(x 2 −α)−y 0
k BE = = (4)
k EF x 2 − x 0
设 G (x 0 ,y 0 ) 为有效聚能炸药边界上的一点，则根据瞬时爆轰假说，该点到圆的距离 BG 和到直线

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