向思南 （安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232000）

爆炸產(chǎn)物的運(yùn)動(dòng)方向具有與藥包表面垂直或大體垂直的規(guī)律，利用這個(gè)規(guī)律，將藥包制成具備空穴樣式的特殊形狀，爆破發(fā)生時(shí)由于空穴閉合會(huì)產(chǎn)生沖擊、高壓、碰撞，從而形成高密度、高速度運(yùn)動(dòng)的氣體流或金屬流，該射流沿空穴軸線向外射出。這種效應(yīng)被稱(chēng)為空穴效應(yīng)、聚能效應(yīng)或諾爾曼效應(yīng)。

通常在民用爆破中，一般要求聚能流在介質(zhì)中產(chǎn)生一定的深度和破碎物，而在軍用爆破中，一般要求聚能流在介質(zhì)中產(chǎn)生一定的深度和寬度。

1 聚能爆炸切割技術(shù)的研究現(xiàn)狀

1.1 管道切割方面的研究現(xiàn)狀

在深部開(kāi)采中，各種管道在遇卡時(shí)需要切斷以便進(jìn)行打撈。華建等針對(duì)普光氣田難以打撈遇卡油管的問(wèn)題，研制了應(yīng)用于高溫、高壓、高含硫的環(huán)境的聚能切割彈，工程實(shí)踐顯示這種聚能切割彈能對(duì)合金油管能進(jìn)行有效切割。

凍結(jié)管常因后續(xù)工程的需要在立井工程結(jié)束后被爆破，呂小師等依托焦作某礦回風(fēng)井凍結(jié)管爆破的工程實(shí)際，設(shè)計(jì)了能使聚能流分布在圓環(huán)形對(duì)稱(chēng)軸上的爆破筒，這種環(huán)向聚能切割彈可以處理狹小空間爆破項(xiàng)目，并且具有適用性。

對(duì)于水平井中連續(xù)油管的解卡工作，高強(qiáng)等設(shè)計(jì)了聚能切割彈和連接裝置馬籠頭，認(rèn)為5.08cm(2英寸)連續(xù)油管切割彈進(jìn)行切割作業(yè)后，不會(huì)對(duì)外層套管造成損傷。

天然氣輸氣管道止裂控制試驗(yàn)中采用普通方法會(huì)由于氣壓高而不安全，王銘鋒等設(shè)計(jì)了線性聚能切割器，將聚能爆炸切割技術(shù)應(yīng)用于該試驗(yàn)并取得成功。

1.2 光面爆破方面的研究現(xiàn)狀

針對(duì)傳統(tǒng)光面爆破方法由于周邊孔鉆孔效率低下的問(wèn)題，周陽(yáng)等改進(jìn)了傳統(tǒng)光面爆破方法，在周邊孔中應(yīng)用聚能爆炸切割技術(shù)，利用射流讓周邊孔形成光滑的輪廓線，提升了周邊孔間距，在張吉懷鐵路吉首隧道的應(yīng)用中取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 拆除爆破方面的研究現(xiàn)狀

對(duì)于全鋼大型體育館的拆除難題，易克等詳細(xì)介紹了在沈陽(yáng)市綠島全鋼結(jié)構(gòu)體育館的爆破作業(yè)中進(jìn)行的聚能爆炸切割技術(shù)。

傳統(tǒng)鉆孔爆破方法，存在不經(jīng)濟(jì)、無(wú)效率、不安全問(wèn)題，王成通過(guò)力學(xué)分析計(jì)算了關(guān)鍵位置切口，在清河門(mén)大橋拆除中應(yīng)用了聚能爆炸切割技術(shù)，解決了上述問(wèn)題。

由于水的傳熱效率大于空氣，藥型罩會(huì)將能量更多地傳遞給介質(zhì)，導(dǎo)致射流的能量減小，同時(shí)水中射流阻力增大，可能導(dǎo)致切割失敗。由此，王鑫等采用有限元仿真軟件對(duì)金屬射流的形成及切割過(guò)程進(jìn)行了模擬，闡述了水下聚能爆炸切割技術(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和影響因素，認(rèn)為該技術(shù)在廢棄海洋平臺(tái)拆除中存在應(yīng)用前景。

1.4 板材切割方面的研究現(xiàn)狀

劉寧等采用數(shù)值仿真和切割試驗(yàn)的方法，研究了聚能切割索對(duì)不同鋁板的切割效果，發(fā)現(xiàn)了被切割對(duì)象屈服強(qiáng)度和侵徹深度成負(fù)相關(guān)。

夏治園等選用SPH法對(duì)鈦合金板切割進(jìn)行數(shù)值仿真，核定了聚能切割器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并分析鈦合金板邊界初始應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于切割效果的影響。結(jié)果顯示以下三種方式可以提高聚能切割效力：①采用較薄的藥型罩；②采用外殼包裹炸藥；③對(duì)鈦合金板底部施加約束或在邊界處施加拉應(yīng)力。

航空航天和軍工等行業(yè)大量采用鎂合金替代鋁合金，對(duì)于飛行器需要分離時(shí)，切割性能就需要研究。肖旅等對(duì)不同力學(xué)性能的VW63Z鎂合金試板進(jìn)行線型分離切割試驗(yàn)，研究抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率因素對(duì)聚能爆炸切割的影響，發(fā)現(xiàn)伸長(zhǎng)率對(duì)鎂合金板侵徹深度影響較大，二者呈負(fù)相關(guān)。

1.5 軍事方面的研究現(xiàn)狀

防坦克地雷在長(zhǎng)期儲(chǔ)存后，可靠性、安全性會(huì)下降。傳統(tǒng)銷(xiāo)毀方法相比柔性聚能切割器存在環(huán)境污染、資源浪費(fèi)的問(wèn)題，因此，謝全民等提出了使用柔性聚能切割器快速、安全地實(shí)現(xiàn)廢舊地雷銷(xiāo)毀的方法，該方法確定了地雷最佳切割部位，并被試驗(yàn)證明有效。

蒙皮破孔損傷是典型的飛機(jī)戰(zhàn)傷，由于在野外條件下的戰(zhàn)場(chǎng)搶修中，對(duì)電源、氣源和水等存在要求，董世康等設(shè)計(jì)了一種新型聚能切割索，這為搶修工作提供了更好的方式。

由于部隊(duì)的多樣化任務(wù)的要求，為了快速突入對(duì)障礙物等進(jìn)行破拆，以便有效處置后續(xù)問(wèn)題。陳治民等提出了一種模塊化的軍事工程切割方案和綜合效能評(píng)估方法，可為聚能切割裝置設(shè)計(jì)提供參考。

1.6 理論方面的研究現(xiàn)狀

李曉杰等推導(dǎo)了爆炸切割射流參數(shù)的解析解，對(duì)端部起爆、頂部同步起爆、頂部高速起爆和外表高速起爆問(wèn)題給出理論解法。工程實(shí)踐顯示，這些理論還成功應(yīng)用于線性聚能切割器的設(shè)計(jì)。

2 聚能爆炸切割技術(shù)的展望

在管道切割方面，還存在以下問(wèn)題待解決。

①聚能爆炸切割技術(shù)解卡后續(xù)工作的配套工具研制。

②超深井、大斜度井的切割工藝研制。

③全尺寸爆破試驗(yàn)的成縫階段中，切口質(zhì)量不高，毛刺多的原因追溯和解決方案。

在光面爆破方面，光面爆破的聚能切割爆炸技術(shù)國(guó)內(nèi)已經(jīng)有若干案例，社會(huì)期待在光面爆破方面應(yīng)用聚能爆炸切割技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。

在拆除爆破方面，良好的線性聚能切割器對(duì)鋼板的切割效果舉足輕重，需要進(jìn)一步研究良好的線性聚能切割器；每種材料每種工況的摩擦系數(shù)影響切口角度，切口傾斜角度可以針對(duì)某個(gè)工程進(jìn)行更加簡(jiǎn)便、精確優(yōu)化的方法需要研究。

在板材切割方面和軍事應(yīng)用方面，存在對(duì)象過(guò)于典型的問(wèn)題，接下來(lái)的研究應(yīng)該是克服各種型號(hào)、材料的制約來(lái)進(jìn)行通用性的研究或者是對(duì)各種對(duì)象進(jìn)行深度挖掘。

在理論方面，對(duì)于變截面裝藥切割器的理論解析方法還有待進(jìn)一步發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，聚能爆炸切割技術(shù)被廣泛運(yùn)用于民用領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域，通過(guò)以上綜述，發(fā)現(xiàn)聚能爆炸切割技術(shù)普遍具有較傳統(tǒng)工作方法，更多經(jīng)濟(jì)效益和更好的社會(huì)效益。而目前國(guó)內(nèi)聚能切割應(yīng)用狀況顯示了該方法還有待發(fā)展，在我們推廣這項(xiàng)技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)該找到勞動(dòng)者、企業(yè)家、社會(huì)三方面的最大公約數(shù)，才能使聚能爆炸切割技術(shù)在全國(guó)遍地開(kāi)花。