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主题:【原创】爆炸力学(一) -- 不爱吱声

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家园 【原创】爆炸力学(一)

晨枫:国防科技的军民两用问题

阿枫这篇文章提到了爆炸力学,恰巧爆炸力学也正是自己的研究方向之一,再加上阿枫的盛情邀请(存疑),那俺就不客气了,在这里发发彪,跟大家聊点自己了解的,并觉得可能会引起大家一些兴趣的这方面的知识吧。

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爆炸力学干什么的呢?我们先来看几张图。

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图一:500吨高能炸药爆炸后形成的云状爆炸波。

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图二:原子弹爆炸后形成的蘑菇云--最恐怖的美丽。

上面两张图中,不管是高能炸药也好,还是原子弹也好,他们共同的特点就是:爆炸物被点燃后,储存在爆炸物的某些能量被以迅雷不及掩耳盗铃之势迅速释放出来,进而在其局部空气中形成强大的冲击波(压力波),有的时候还伴随着诸如高温啊,高速弹体碎片甚至辐射等副效应,这使得这些爆炸物当然不让地成为杀人越货的首选工具。可以毫不夸张地说,在现实世界使用爆炸物的作用那就相当于在西西河使用鸡蛋的作用。而事实上,鸡蛋被扔后的破裂过程还真的属于爆炸力学的研究范围呢。

说到这里,我们可以告诉大家乐,爆炸力学的研究方向之一就是:从力学的角度研究爆炸的发生和发展规律。不管是化学爆炸啦,核爆炸啦,电爆炸啦,还是。。。啦不出来啦,力学家们总是尽可能找到方法,研究各种爆炸物他们的产生冲击波的机制,而更多的是研究冲击波是如何传播,发展,而建立比较有效的数学模型用以描述这些高速冲击波所携带的能量,动量转换过程当然是此类力学研究的努力方向。

此外,爆炸力学还研究什么呢?继续看图。

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图三:某国某军舰在遭到自杀式炸弹攻击后的悲惨景象。

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图四:上图军舰破坏部分的近景图。船体一部分金属挡板已经被炸开,导致海水灌入船体内。

上面两张图实际上说得是同一件事儿:军舰在受到自杀式炸弹袭击后,舰体钢板撕裂,形成大面积破坏,导致人员伤亡(17名士兵)。我们知道,一艘军舰外皮包着很厚很厚的钢板(一般可达到二厘米厚),但显然这么厚的钢板仍然抵挡不住普通的炸弹的攻击。那么我们马上就可以问一个问题:我们能设计更好的船身结构去抵挡爆炸波的攻击么?而寻找这个问题的答案就是爆炸力学的另一个研究方向:研究爆炸效应在结构设计中的应用及如何对其进行更好地防护。这个研究方向主要集中在对“盾”的设计上。

不过,世界上到底是先有矛还是先有盾呢?在我看来,恐怕还是先有矛的可能性更大一些。而爆炸力学的发展也说明了这一点,对于矛的研究比对盾的研究貌似更丰富多彩一些。大家一起来看看。

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图五:穿甲弹穿透钢板的瞬间。

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图六:装甲车被破甲弹击中后的悲惨景象[注一]。

是的,这里提到了穿甲弹。通过前面介绍,我们已经知道,炸药能产生高强冲击波,也知道爆炸物瞬间产生的能量很好很强大,甚至可以让很厚的钢板撕裂。然而,简单的爆炸后产生的冲击波基本是均匀地向西面八方传播的(如果是点爆,形成的是球面波),这样有一种情况就是,我像阿枫扔了颗手榴弹,但是那天没吃饱饭,结果扔得近了点,在炸毁了阿枫的同时,向后传播爆炸波把自己也炸到了,这实在是一件让人比较沮丧的事情,能避免最好避免。当然了,愿意做人肉炸弹的不需要为此而沮丧,因为他们与真主同在,my god。还有更多情况是,我们希望更有效地利用这些能量,那就是需要想办法把这些能量最好集中在某一方向。基本上,这就相当于,力气大的人可以使大锤,以在战场上把人活活砸成相片为主要目的;但没力气使不动大锤的人最好还是选择枪这种比较有前途的武器,把人捅成蜂窝煤,也可以实现用更小的力气达到更大的效果。

在对子弹或者穿甲弹这类“矛”的机理的研究上,爆炸力学找到了更广阔的用武之地,显现了其无以伦比的强大功力。而很多这方面的研究不仅可以应用到军事工业,诸如武器设计方面,在矿业,特别是对石油开采的核心技术--射孔技术,也起到至关重要的作用。

以后有机会,倒是可以八一八穿甲弹与石油开采暧昧。。。

[注一]亡命旗牌官:严肃的说,装甲车依然不准确,是美军的布雷德利步兵战车~吼吼

另外,经查证,图5与图6来自于以下网址:http://www.hudong.com/wiki/%E7%BB%88%E7%82%B9%E5%BC%B9%E9%81%93%E5%AD%A6,有朋友指出,图6的说明可能有误。njyd:那个说是装甲车也没错。对此,自己目前无法确定。由于此图并不影响全文表达,因此暂时使用,以后发现更合适的图片,会予以替代。也欢迎大家提供图片。

关键词(Tags): #趣味力学元宝推荐:游识猷,海天,爱莲, 通宝推:飒勒青,水风,daharry,一无所之,李根,小乌龙,荷子,池塘中的雨滴,驿路梨花,爱莲,
家园 送花,提问

旁观者请教一个问题:军事上的爆炸物的设计,都能够达到完全爆炸的效果吗?我的意思是说,炸药的引爆需要一个过程,会不会某一部分的炸药还未来得及被引爆,就被其他部分已经爆炸的炸药炸散了?因为我小时候放鞭炮经常发现炮仗炸完后,地上还有很多黑色和银色的火药残留。

这个问题属于爆炸力学解决的范围吗?

家园 阿不爱出手,科技之福也

六枚导弹同时射出。

家园 剧透:采油管下面就是靠定向爆炸的射流穿孔的
家园 我喜欢!!捉个小小虫

图6是装甲车吧,看那炮:)在学校的时候我们院长是搞爆破滴,可惜,走了

家园 是啊,写的时候有点随口了,谢谢

改成装甲车了。

家园 没完吧?好像只讲了爆炸力学是研究什么的...

没讲究竟是怎么回事...

我刚准备开动理解力呢,就没了...

家园 慢慢来,该讲的一定会讲的

争取明天抽出两三个小时继续写吧,这回争取不拖拉了,否则可能慢慢就失去兴趣了。。。

家园 非常好的问题

回答起来不太容易,明天抽时间专门回答一下,先留个位置先。。。

简单回答,是的,也会出现类似的爆炸不充分的问题。

另外,烟花主要是利用烟花药其燃烧特性,工业炸药(军用和民用)主要利用的是炸药瞬间释放能量继而形成高速冲击波的特性。

家园 严肃的说,装甲车依然不准确

是美军的布雷德利步兵战车~吼吼

美国陆军实施“布雷德利”步兵战车改造项目

被打残了 偶就喜欢这样半死不活滴~


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家园 呵呵,不爱来开物理课了,花!
家园 是不是说煤矿上的炸药不会引燃瓦斯呢?

煤矿井下用的炸药

家园 理论上不会,但往往实际操作中会有问题

在炸药的选择上,在操作的规范上有一些严格的要求,比如说在矿井中使用炸药前需要对其可燃气安全度进行检验啊什么的。不是搞这个的,具体不太清楚。

家园 过去 我刚来西西河时 最吸引我的就是这类科普文章
家园 不愧是阿不爱兄,听课还带宝的

多谢了,等待讲采油的。最好还要讲一讲在倭国开过的那种炸弹花。看到国庆的礼花以后我就琢磨着这个了。

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