聚能效應(yīng)形成條件

當(dāng)裝藥凹槽內(nèi)表面襯上一個(gè)藥形罩時(shí)，裝藥爆轟后，凹槽附近炸藥爆炸的能量就會(huì)傳遞給藥形罩，使藥形罩以很大的速度向軸線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，藥型罩在高溫高壓的爆轟產(chǎn)物的作用下，形成金屬桿，可以看作流體。其中，藥型罩的內(nèi)表面形成細(xì)長(zhǎng)的金屬射流，藥型罩外表面形成杵體。藥型罩壓垮并產(chǎn)生射流的過(guò)程，射流吸收的爆炸能量不會(huì)象爆炸產(chǎn)物那樣再散失掉。金屬桿在軸向上存在速度梯度，從而，引起了金屬射流在飛行過(guò)程中拉斷現(xiàn)象。炸藥性能和重量、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式、藥型罩材料及其幾何尺寸等對(duì)金屬流的形成和侵徹具有顯著影響。

圓柱形藥柱爆轟后，爆轟產(chǎn)物沿近似垂直原藥柱表面的方向，向四周飛散，作用于鋼板部分的僅僅是藥柱端部的爆轟產(chǎn)物，作用的面積等于藥柱端面積。帶錐孔的圓柱形藥柱則不同:錐孔部分的爆轟產(chǎn)物飛散時(shí)，先向軸線集中，匯聚成一股速度和壓力都很高的氣流，稱為聚能氣流。爆轟產(chǎn)物的能量集中在較小的面積上，在鋼板上就打出了更深的孔，這就是錐形孔能夠提高破壞作用的原因。

錐孔處爆轟產(chǎn)物向軸線匯聚時(shí)，有兩個(gè)因素在起作用:

1. 爆轟產(chǎn)物質(zhì)點(diǎn)以一定速度沿近似垂直于錐面的方向向軸線匯聚，使能量集中;

2. 爆轟產(chǎn)物的壓力本來(lái)就很高，匯聚是在軸線處形成更高的壓力區(qū)，高壓迫使爆轟產(chǎn)物向周圍低壓區(qū)膨脹，使能量分散。

由于上述兩因素的綜合作用，氣流不能無(wú)限的集中，而在離藥柱端面某一距離處達(dá)到最大的集中，以后則又迅速飛散開(kāi)了。

為了提高聚能效應(yīng)，就應(yīng)設(shè)法避免高壓膨脹引起能量分散而不利于能量集中的因素，對(duì)于聚能作用，能量集中的程度可用單位體積能量，即能量密度來(lái)做比較。爆轟波的能量中，位能占3/4，動(dòng)能占1/4。而聚能過(guò)程，動(dòng)能是能夠集中的，位能則不能集中，反而起分散作用，所以，聚能氣流的能量集中程度不是很高的。如果設(shè)法把能量盡可能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能的形式，就能大大提高能量的集中程度。

在藥柱錐孔表面加一個(gè)銅罩，爆轟產(chǎn)物在推動(dòng)罩壁向軸線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，就能將能量傳遞給了銅罩。由于銅的可壓縮性很小，因此內(nèi)能增加很少，能量的加大部分表現(xiàn)為動(dòng)能形式，這樣就可避免高壓膨脹引起的能量分散而使能量更為集中。此外，銅罩還有兩個(gè)有利于穿孔的作用:

1. 罩壁在軸線處匯聚碰撞時(shí)，發(fā)生能量重新分配。罩內(nèi)表面銅層的速度比閉合時(shí)的速度高1至2倍，使能量密度進(jìn)一步提高，形成金屬射流;罩的其余部分則形成速度較低的杵。嚴(yán)格的講，錐形罩壁在向軸線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，能量已經(jīng)在逐漸地由外曾向內(nèi)層轉(zhuǎn)移。

2. 金屬射流各部分的速度是不同的，端部速度高，尾部速度低，因此射流再向前運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將被拉長(zhǎng)。但由于銅的優(yōu)良的延性，射流可以比原長(zhǎng)延伸好幾倍而不斷裂。當(dāng)然，金屬射流在延伸過(guò)程中不像聚能氣流那樣膨脹分散，仍保持著原來(lái)的能量密度。

由此可知，藥型罩的作用是將炸藥的爆轟能量轉(zhuǎn)換成罩的動(dòng)能，從而提高聚能作用，所以對(duì)罩的材料的要求是:可壓縮性小，再聚能過(guò)程中不氣化，密度大，延性好;銅是目前應(yīng)用最為普遍的材料，也有少量使用金屬鉭制作的藥型罩。

由上面的分析來(lái)看，聚能效應(yīng)的主要特點(diǎn)是能量密度高和方向性強(qiáng)，但僅僅在錐孔方向上有很大的能量密度和破壞作用，其他方向則和普通裝藥的破壞作用是一樣的;因此，聚能裝藥一般只適用于產(chǎn)生局部破壞作用的領(lǐng)域。

事實(shí)上，不僅錐形罩能產(chǎn)生聚能作用，其他如拋物線形罩和半球形罩等也能產(chǎn)生聚能作用，這些都屬于軸對(duì)稱聚能裝藥。錐形罩也有圓錐形、喇叭形、雙錐罩等多種形式。有時(shí)，藥型罩可以做得很長(zhǎng)，用以產(chǎn)生一條聚能射流，起切割作用，這種裝要成為線型聚能裝藥或切割索。軸對(duì)稱和平面對(duì)稱型聚能裝藥應(yīng)用很廣，如在軍事上，用于對(duì)付各種裝甲目標(biāo);在工程爆破中，可在土層和巖石上打孔(勘探領(lǐng)域);在野外切割鋼板、鋼梁;在水下切割構(gòu)件(打撈沉船時(shí)切割船體)。

聚能切割索:利用聚能效應(yīng)(通常稱為"門羅效應(yīng)")，即炸藥爆炸后，起爆炸產(chǎn)物在高溫高壓來(lái)切割金屬材料，爆破碎片基本是沿炸藥表面的法線方向向外飛散的。帶凹槽的裝藥在引爆后，在凹槽軸線上會(huì)出現(xiàn)一股匯聚的、速度和壓強(qiáng)都和高的爆炸產(chǎn)物流，在一定的范圍內(nèi)使炸藥爆炸釋放出來(lái)的化學(xué)能集中起來(lái)。

當(dāng)裝藥凹槽內(nèi)表面襯上一個(gè)藥形罩時(shí)，裝藥爆轟后，凹槽附近炸藥爆炸的能量就會(huì)傳遞給藥形罩，使藥形罩以很大的速度向軸線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，藥型罩在高溫高壓的爆轟產(chǎn)物的作用下，形成金屬桿，可以看作流體。其中，藥型罩的內(nèi)表面形成細(xì)長(zhǎng)的金屬射流，藥型罩外表面形成杵體。藥型罩壓垮并產(chǎn)生射流的過(guò)程，射流吸收的爆炸能量不會(huì)象爆炸產(chǎn)物那樣再散失掉。金屬桿在軸向上存在速度梯度，從而，引起了金屬射流在飛行過(guò)程中拉斷現(xiàn)象。炸藥性能和重量、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆方式、藥型罩材料及其幾何尺寸等對(duì)金屬流的形成和侵徹具有顯著影響。

圓柱形藥柱爆洪后，爆轟產(chǎn)物沿近似垂直原藥柱表面的方向，向四周飛散，作用于鋼板部分的僅僅是藥柱端部的爆轟產(chǎn)物，作用的面積等于藥柱端面積。帶錐孔的圓柱形藥柱則不同:錐孔部分的爆轟產(chǎn)物飛散時(shí)，先向軸線集中，匯聚成一股速度和壓力都很高的氣流，稱為聚能氣流。爆轟產(chǎn)物的能量集中在較小的面積上，在鋼板上就打出了更深的孔，這就是錐形孔能夠提高破壞作用的原因。