聚能药包的结构设计

根据采矿工作中聚能药包的应用[96]，聚能药包的基本组成为：聚能药包首先用作空底药包，即是在药包内形成一锥形穴，后来发现若在锥形穴内衬上一种高密度惰性材料可得到更高的穿透力。图15-2 表示聚能药包的基本组成。没有内衬的药包其聚束作用归因于入射和反射冲击波，聚束作用使聚集的气体达到高速度。在有内衬的情况下，集束作用是由于凹穴内衬破坏形成的气体射流引起的。

实质上，药包内衬的作用如下：当爆炸波冲击到圆锥内衬的顶点时，其高压导致圆锥体外部以高速向内扩张。这时的圆锥材料实质上分为二。内表面材料流动在顶点形成射流，并沿对称轴以2 000～1 000 m/s 的速度传播。圆锥外表面材料向轴向流动形成碎片以500～1 000 m/s 的速度飞散。高速射流以大约10 GPa 的压力穿透标板。如果炸药是理想的，则其穿透能力（穿孔深度和体积）与爆炸压力成正比，此外，它们的反冲作用距离很短。业已确定，若炸药的爆速≤5 000 m/s，则产生的效果很小。充分发挥爆轰波头的效能可得到最大效果。当药包长度至少等于药包直径的3 倍时，认为会取得最好效果。加衬聚能药包的试验结果如下[96]：

图15-1　聚能炸药爆破民用框架

图15-2　聚能药包的基本组成部分(www.xing528.com)

（1）射流速度随锥角减小而提高。

（2）尽管射流物质被标板吸收，但在标板上冲出的孔径一般比射流直径要大，在较硬的材料中孔径较小。

（3）穿透标板的能力几乎与标板材料无关。因为命中点上的高压要比大多数材料的屈服点大得多。

（4）随着射距的增加，对给定标板的穿透力首先增加而后降低。对于给定的内衬材料而言，有一最佳射距，这可由试验确定。射距增加，射流延长，这会加大穿透深度和减小孔径。进一步加大射距会使射流在冲击标板之前在轴向和径向分叉，从而加大其横断面积，结果丧失穿透效果。

（5）铝质内衬的效果不佳，钢衬和铜衬效果最好。试验表明，高密度金属的穿透深度较大，然而，材料的韧性也起很大作用。穿透深度降低，孔径就加大，反之亦然。业已发现穿孔的体积实际上不是常数，而与炸药的总能量有关。