AUTODYN密闭空间内含铝炸药爆炸场热效应数值模拟(3)
图2.1 典型的球形爆炸容器
制造爆炸容器的设想最开始始于第二次世界大战期间，美国科学家设想在一个容器内进行核武器试验，这样即使核试验不成功，仍旧可以回收昂贵的试验原材料。1945年世界上第一台爆炸容器诞生于美国Los Alamos国家实验室(LANL)，它由圆柱壳筒身及两端半球形封头组成，重达214 t，壁厚255.6 mm，内直径3 m，总长6 m，预计可承受2 tTNT当量的药量。
60~70年代，LANL的M-2组负责爆炸容器的制造、试验及使用，并制造了与第一台爆炸容器相似但尺寸稍小一些的柱形容器，重118 t，用来进行弹片成坑效应试验。70年代后期，LANL研制了一种双层球形爆炸容器。外容器通常设计有三个窗口，顶部的窗口用于进料，赤道上两个窗口用于照相。内部的小容器用来承担爆炸载荷的作用，内容器内直径一般为1.83 m，壁厚5 cm；外容器内直径为3.66 m，壁厚4.2 cm，重约30 t。
80年代，LANL采用高强度HSLA系列钢材来制造上面提到容器的内容器，内直径1.83 m，平均壁厚为6 cm，试验当量为25 kgTNT。美国弹道研究实验室 (BRL)在研究一种高速动能武器系统时，设计了一种半球形金属爆炸容器，该容器内半径为9 m，壁厚2.54 cm，其当量为29 kgTNT。
90年代，LANL采用HSLA-100钢材来制造的单层球形爆炸容器，内直径为2.4 m，壁厚6.35 cm，试验当量为28 kgTNT。另一方面，美国Sandia国家实验室从俄联邦核中心RFNC-VNIIEF购买了2 kg球形和50 kg圆柱形复合材料爆炸容器的全部设计资料，并开始对复合材料爆炸容器进行全面研究。
从2000年开始，LANL开始一项名为“DYNEX”的工程如图2.2所示，主要是对双轴爆炸容器(内部为一球形爆炸容器，外部为一圆柱形容器座位包容部件)进行设计研究。
图2.2DYNEX工程示意图
英国原子能武器机构(AWE，Atomic Weapons Establishment)研究的一种爆炸容器结构见图2.3。该爆炸容器采用高强钢HY100制造，主要由圆筒筒身、半球形封头和强化端部连接组成。AWE爆炸容器是根据ASME Ⅷ Division3和TM5-1300“Structures to resist the effects of accidental explosions”来设计的。
图2.3英国AWE爆炸容器示意图
为了销毁二战期间遗留在内地及沿海一带的过期武器弹药，日本在2000年和2004年分别开展了Lake Kussharo工程和Kanda Port工程。在这两个工程中，设计并制造了一类名为DA VINCH的爆炸容器。DA VINCH容器分为两类，一类是双层壳体结构，另一类为多层壳体结构。多层壳体结构如图2.4-图2.5所示。多层DA VINCH爆炸容器其内部有一个内腔，用来阻挡爆炸物产生的高速碎片，当内腔损坏到一定程度时可以更换；外部由多层层板包扎而成，主要用来承担爆炸产生的冲击波和气体压力。目前，DAVINCH爆炸容器最大设计爆炸当量为60 kgTNT。
图2.4 DA VINCH 爆炸容器实物图 图2.5 DA VINCH 爆炸容器结构图
前苏联科学院西伯利亚分院流体物理研究所从1968年开始，对爆炸容器进行了系统的研究。这阶段主要进行的是单层金属柱壳、球壳以及双层一多层金属柱壳的试验及理论研究，如图2.6-2.8所示。
图2.6 单层金属球壳 图2.7 多层金属球壳
图2.8 多层-多层金属柱壳
70年代末，前苏联利用在战略导弹和宇航工程中取得成功运用的树脂基纤文来制造复合材料爆炸容器。复合材料爆炸容器具有两个金属爆炸容器不具备的显著优势：（1）重量轻，承载相同药量的复合材料爆炸容器重量远小于金属爆炸容器；（2）无尺寸效应，从而可以将缩比实验的结论外推到原型容器上。此外，纤文缠绕的复合材料爆炸容器还具备抗疲劳、耐腐蚀、比强度高及破损安全性好等优点。
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