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标题: [趣味力学] 空腔聚能与金属射流(一),(二) [打印本页]
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-24 10:54
标题: [趣味力学] 空腔聚能与金属射流(一),(二)
空腔聚能与金属射流(一)

& c; O; z6 S' E$ T8 L2 F4 o6 {/ L0 ?$ x  y& v  n
在<从爆炸力学讲起>一文的最后,我们聊起人们是可以将炸药产生的巨大能量聚集起来,这样就可以更容易穿透目标[1，2]。$ T/ t9 a$ ?# B3 m; C% D. m/ e+ ~$ ^! R

& ^  s- i" M* l! t  X" }5 _: s这事儿乍听起来挺容易理解的.大家都知道能量被聚集起来后总是能发挥更大的作用.比如说,正常情况下,把一根火柴放到太阳底下是很难自行燃烧起来的,不过如果我们使用放大镜可以把太阳光聚集到一点,调整角度让这个光点正好在火柴头上,那么很快火柴就会燃烧起来.这是利用凸透镜的聚焦原理.显然,光能被聚集起来后,可以导致局部产生很高的温度足以点燃火柴.& e/ _/ r: j) l2 F; }

3 C; H: I, D4 u$ {/ K: j

- m; N' ^% L" l8 ^1 B图一:实际应用中的太阳灶
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) H+ W. x9 h  W* n而更为实用的应用,人们可以设计出来太阳灶,通过把反光镜的镜面设计成旋转抛物面,就可以把平行的光线聚集到一焦点或者一个小的焦面,如果我们把水壶安装在这个焦面上,那么过不太长的一段时间,里面的水也可以烧开了.( w# ]( m3 C* ?, C- S7 \, J3 c

  S# |7 l; V5 e# F* g5 S; U以上的例子都是聚集光能,利用的是光线的在透镜中的折射或者照射到镜面后的反射原理.对于这些,大家肯定耳熟能详,无需多说.如果有同学实在不知道,建议现在赶紧出门左转,在大街上随便找个初中生模样的小朋友问一下,最多给他买个棒棒糖,肯定能得到准确答案.# y7 ^# ~' j& o4 y
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不过,大家千万不要以为"随便给你一根杠杆你就真的可以撬动地球了".+ n" ^1 }6 @/ ~# n; O8 l
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想把爆炸能量聚集起来,放大镜和太阳灶完全不管用,把他们随便扣在炸药上,粉身碎骨将是唯一的结果.虽然光能和爆炸能都号称是能量,不过能量特性的不同,聚能的原理自然也是大相径庭./ t6 x" G! D5 q  Y9 S& k
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人们对光的折射和反射现象的描述可以追溯到距今几乎两千年前的古希腊时期.而是对于爆炸聚能方式历史却不是那么长的.有历史记载的,最早在1792年,采矿工程师,Franz Von Baader曾经注意到过空心装药可能具有聚能效果,但他的文章并没有专门讨论和强调这种聚能效应,同时他使用的是黑火药,并不具有产生爆炸冲击(detonation,shock)的机制[3],要知道那个年代发明炸药的诺贝尔都还没出生呢,因此Baader通常并不被认定为爆炸聚能效应的最先发现者.1 i( }9 G1 ^5 D9 L# Z

7 Q  I  M: x. F3 z2 D6 q( C2 @- n# C在诺贝尔同学1867年发明炸药后的第六个年头，一个叫Von Foerster的德国人第一个发现了高能炸药（High explosive, HE）的空穴装药方式具有聚能效应(Hollow Cavity Effect)。而对这种爆炸聚能方式的更系统研究则是由门罗（Charles Edward Munroe）同学来完成的，因此,目前人们普遍称其为门罗效应("The Munroe Effect").& f( z9 P% a+ p& L; x# W

* m2 w1 W1 q  v# i0 I! {) f' E! _(以上内容主要参考文献[4,5]).
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我们下面就来专门讲讲门罗。
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" r- I9 W5 n6 r2 P- ~图二,门罗博士，1919年，图片来自[4]

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这哥们1849年出生在美国麻省的剑桥市,1871年毕业于哈佛大学.他先后在哈佛大学和United States Naval Academy任教职.1886年，他去位于美国罗得岛洲新港(New Port)的Naval Torpedo Station进行炸药方面的研究工作。正是在那里的研究期间，他发现了后来以他名字命名的门罗效应(Munroe effect)。他曾经在1900年获得过诺贝尔化学奖提名。1892以后，他大部分时间就呆在了 Columbian University (现在的乔治华盛顿大学George Washington University，位于华盛顿特区，可不要跟位于纽约的哥伦比亚大学搞混)，先后担任过化学系系头，研究生院院长等职位。其间，他分别于1894年时候,获得了博士学位（Ph.D, 不要奇怪，那个年代教授可不全是博士，先做教授后拿学位也并不稀奇）以及1912年获得了法学博士学位（LL.D) [6]。在那里，他还把以前的相关实验系统总结出来,先后发表成四篇文章.其中,发表在《大众科学》1900年二月刊的一篇文章让更多的人了解了这种神奇的爆炸聚能效应[7].
* o4 N& a+ m4 m1 d; E/ X
' P3 u# T0 ^8 W1 V" q说起来，门罗的发现有点偶然，不过实验整得非常有趣，值得一说。[7,8]
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图三,门罗实验示意图.摘选自[8]
# |/ z, s3 C# S- p8 n

9 L: |+ W! p$ _& E- N) J6 r在Naval Torpedo Station工作期间，他使用了硝化棉（guncotton）。这些棉药被制成饼状，药饼的一面被刻有U.S.N.字样(其实是United State Naval的首字母缩写).当他把这些带有印痕的药饼面贴到铁板上，然后从药饼另一面点火，结果发现，爆炸过后，铁板上出来了同样U.S.N.的刻痕.乍看貌似印刷,却与印刷完全不同。我们知道，印刷的时候，不管是图案还是文字，那都是被事先以凸出的方式刻画在印版上，可是药饼爆炸过后却是把炸药中原本凹陷的部分的形状刻在了铁板上。
; x) }& S3 \# U
+ X, i+ T8 Q: v2 V  b他还尝试把树叶插到平整的药饼和体板中间，同样在药饼另一面点火，爆炸过后，树叶的脉络竟然也被神奇地刻在了铁板上。大家都知道，对于铁板来说，树叶绝对属于弱不禁风，爆炸过后，树叶必定,一定,以及肯定是瞬间化为一屡青烟随风而去。不过,棉药药饼比树叶还要软弱，当药饼和铁板之间被插入树叶后，树叶凸起的筋脉就会在棉药药饼的表面刻下凹痕，于是在铁板上印制树叶脉络的罪魁祸首看来又是药饼表面的凹痕无疑了。
* X' k! u; A7 j/ {, X5 Z% m, E( `) I" j
这事儿还没完，他觉得浅浅的凹痕还不过瘾，索性把整个药饼中心掏空。当爆炸声再次响起，围观群众惊奇地发现，这回整个铁板被彻底击穿了。于是刘谦说，见证奇迹的时刻到来了。。。* x& m) M9 t9 B) e

/ J! O- Z* w( T' X0 {/ l刘谦说它是奇迹一点不错。因为如果使用不被中心挖空的药饼，那铁板上则只会出现浅浅的痕迹而已。按照围观群众的普通常识经验来看，药饼被挖空，药量自然就少了很多，越少的炸药应该威力怎么着也应该越小才对啊，可是现在更少的强棉药反倒给铁板造成更大的破坏，这事还真有点邪门,到底咋整得呢?3 V) f3 B4 ~- c$ v$ u( u8 G: N

& x) `7 G3 |, S4 N$ `不过,先别急找答案.因为故事仍在继续,正可谓一波未平一波又起.& h& ~5 s1 A: p5 W! r# ?

; b( V) e3 C/ n说起来他做实验那地方搁中国来说也能算上个军区驻地了。军区么缺啥都不缺两样，一个是炸药，另一个就是罐头食品。炸药已经被他用各种办法折腾一遍，再怎么折腾也没啥子新意了。最终，他把目光落在了垃圾堆上，因为他完全被眼前的“牛肉已被吃干净，此地空余罐头盒”场景所深深吸引。不过与一个饿了很多天的乞丐不同，他关注的可不是罐头盒里残留的那一点牛肉末，此刻他45度角仰望天空,目光深邃,他的思绪已经不局限于个人的温饱问题,而是解决全人类的幸福,那就是如何在他实验中把废弃的空罐头盒也利用上，实现他那废物利用的伟大绿色目标。
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* S. N4 j% s: t

! D% s: i; `7 z: D- M* O+ e图四,门罗实验示意图,摘选自[8].友情提醒,图中展示的设备实在够粗糙,有志于DIY定型聚能器的,切莫着急,不如等待后文,搞清楚原理后再学做不迟.
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对不起,以上情节纯属杜撰。不过在他的实验中，还真的用到了疑似罐头盒，只有底没有盖或许叫锡皮桶更准确些。他把成捆的炸药布置在锡皮桶的顶部以及周围，于是他制作了历史上第一个有潜在应用价值的整型聚能器（shaped charge）。当把这个炸药--罐头桶一体装置的桶口向下，再次放置到铁板上，点火，爆炸过后，铁板被穿透，使用更厚的铁板，仍然被穿透。显然，锡皮的存在让炸药的威力得到更充分的发挥。门罗博士通过这一系列的实验，（重新）发现了聚能效应。他知道通过人为地在炸药中局部区域形成空腔，是有可能将炸药爆炸的部分能量聚积起来，因此可以在局部形成非常高的冲击力，继而穿透很厚的铁板。+ e" o+ D$ e3 c3 b8 r4 h8 g# w+ E# Z3 E

0 I' \$ V8 o& t- L, Y- ]: V# d不过,门罗博士当时也并不清楚，这种聚能效应的原理到底何在？而到底又是什么原因使得锡皮能够极大地增强这种聚能效应呢？而多年以后,人们又是如何把门罗效应应用到武器设计或其他领域中去的呢?
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且听下回分解.- h* q: |4 j/ R( Q4 k

8 z3 T% @7 `7 e# [7 u参考文献:
5 h1 s% f$ U; q7 s- x% s+ G0 x[1]从爆炸力学讲起
# c3 S0 z$ p5 p: _! k! t8 Rhttp://www.aswetalk.org/bbs/foru ... 10696&fromuid=4
- d6 p9 S" m. [/ ]0 B9 i[2]碰撞与穿射. 写作进行中,预留坑位.2 X# B1 D. u8 t" m. V+ {7 i
[3]讲述火药与炸药发展历史,以及特性,应用等等.写作进行中,预留坑位.
* K' U8 E1 R( m) Y0 f[4]Fundamentals of Shaped Charges, W.P. Walters / J.A. Zukas, CMCPress, Baltimore, USA. 1989.
+ j: v1 o1 l2 U[5] “A brief history of shaped charges”  W.P. Walters. The 24th International Symposium on Ballistics, Vol. 1, pp. 3-10, New Orleans, LA, 22-26 September 2008., i+ Z) P1 o. W0 \% X
[6]链接:http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Edward_Munroe# h7 }2 o+ @3 `
[7] “The applications of explosives”, C.E. Munroe. Popular Science Monthly, in 2 parts,  pp. 300-455, Vol. 56, Feburary, 1900.
9 V! o% e& p5 K1 d1 P( n, V- b[8]”It makes steel flow like mud”, V. Torrey. Popular Science Monthly. In 3 parts, pp. 65-216, Feburary 1945. 7 k( P9 B2 B- _6 F
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推荐搜索关键词:
) `9 r  p9 |- h" F英文: Munroe effect, Hollow cavity effect, Shaped charge, Hollow charge
( i6 U4 Z/ {5 Q) r0 a) }3 K7 r中文:门罗效应,空腔聚能效应,整型聚能器,空腔聚能器
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作者: 冰蚁    时间: 2012-3-24 12:57
在那里他把他以前的相关实验系统总结出来,先后发表成四篇文章.其中,发表在<流行科学>1990年二月刊的一篇文章让更多的人了解了这种神奇的爆炸聚能效应[6]
$ j/ T% L, k2 ~
- h8 d9 }+ Q5 B. n3 L1890, not 1990?
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-3-24 18:19
有意思。快点讲原理吧
作者: gordon    时间: 2012-3-24 19:05
飞花摘叶皆可伤人，爆炸成形真是牛叉。
作者: 假如十八    时间: 2012-3-24 21:32
作者: 晨枫    时间: 2012-3-24 23:46
空心装药会不会是因为炸药表面积增加，造成燃速增加？《流行科学》疑为《大众科学》？
作者: njyd    时间: 2012-3-24 23:47
我的理解，是爆炸能量沿炸药表面的垂直线向外扩展，剩下的就是能量的聚集与分散了。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-25 00:45
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-24 10:51 编辑 ; J) ]  l0 ~' S" f
晨枫 发表于 2012-3-24 09:46
. m" T' r- d# O空心装药会不会是因为炸药表面积增加，造成燃速增加？《流行科学》疑为《大众科学》？ ...
& n) [( u( J2 p9 I' q0 H: e" _) Q7 m

& r- y2 U, k, z# c$ e, _$ g多谢指正。
$ C- c, Q5 I# I. a刚刚查了一下,《popular science》是应该翻译成《大众科学》。* \+ W1 j) U' }4 k4 ^4 L+ j

# z8 W' p: M' i/ ~3 V" R其实自己对很多英文专业词汇都拿不准该如何翻译成中文，大家如果知道还请指出。( c  y$ v% H3 r& R  M" D
* f' a* M+ k* u( q$ J/ u
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-25 00:51
“爆炸能量沿炸药表面的垂直线向外扩展”
% j; c4 ^! j7 }0 \0 R1 G: U
确实是这种爆炸波的传递方式起到很重要作用
作者: 雪个    时间: 2012-3-25 03:22
这个树叶的痕迹真是让人觉得匪夷所思啊。。。
作者: code_abc    时间: 2012-3-25 06:49
CSI调查人员在被炸毁的金库大门上发现一个完整的人类牙印！虽然对有人能咬穿5英寸厚的装甲板感到不可思议，然而还是通过牙医记录抓获嫌犯。后来得知此人将塑胶炸药藏在自己的饭盒中时忘记倒掉里面自己咬过一口的牛肉。8 f3 ~! A2 e' v* n* ~1 z

0 Z, n4 K" `, \- C) n. y. n  H——以上故事纯属虚构
作者: 包子    时间: 2012-3-25 07:48
内牛满面啊，终于等到了。# ?% e7 F4 [, V% X7 s5 r

, c- S( l3 e6 S9 f: F# Hguncotton 是啥东西，俺理解好像是硝化棉啊。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-25 08:11
对于guncotton的解释：
# a0 x4 Q) ?' `, ^$ GIn general, cotton was used as the cellulose base, and is added to concentrated sulfuric acid and 70% nitric acid cooled to 0 °C to give cellulose trinitrate (or guncotton).- c8 N9 X6 i1 W. [  g
# o5 D: \1 W9 H$ g( P3 z& _
我也不知道怎么翻译，古歌出来的叫强药棉。专业术语翻译着实让我头疼，自己读的文献几乎全是英文的，因此对相应词汇的汉语翻译很痛苦。包括shaped charge,hollow effect这些都是这次为了写这个文章才到处查中文资料才知道的。
8 e, W7 g8 v0 P" N" e( ?
( e4 {  L) L. v" \可能就是硝化棉吧
作者: 如有神助    时间: 2012-3-25 08:52
不管了，强贴留名了
作者: 赫然    时间: 2012-3-25 10:11
不爱吱声 发表于 2012-3-24 19:11
( {, B7 R/ f, \: O' h; e0 y) q对于guncotton的解释：
9 _! u! m) {, f0 U8 ZIn general, cotton was used as the cellulose base, and is added to concentrate ...
( T( w1 I- {4 R7 f
我猜也是硝化棉。这应该是最容易制造的了。' F" `+ C+ S2 p  v( C: `% r

) s/ I' \+ H9 W) ^; D# O6 v当时的条件下，这个可能性最大。) P  j+ m, R2 V& t7 B
: z. [7 A1 Q& E! q
-------4 h2 l, f8 g. T4 \0 ^
9 i2 {' h7 C: I. S" S
刚刚GG了一下， Guncotton 就是nitrocellulose， 硝化棉！
作者: 夏雨    时间: 2012-3-25 13:06
那片树叶好像武侠小说里的桥段。
作者: 机器猫    时间: 2012-3-27 01:53

" p! \$ L/ j) m. J跟着老大学习
作者: 机器猫    时间: 2012-3-27 01:55
周伯通的空明拳是不是也这个道理？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-27 01:58
机器猫 发表于 2012-3-26 11:55
! I1 j# F6 L0 w周伯通的空明拳是不是也这个道理？
% u" t0 _1 j# h6 k8 ?; u- {
更合适的类比是火焰刀。。。下一节要讲
作者: 同文    时间: 2012-3-27 02:19
强贴留名:4 x2 R+ N7 O0 |& w3 r9 F3 n. N

9 }/ \9 Q7 P+ i, d+ p' U$ ^
作者: 一无所之    时间: 2012-3-27 09:08
不爱吱声 发表于 2012-3-27 01:58 ! I  g/ l' Y! Z" Y  t+ w
更合适的类比是火焰刀。。。下一节要讲
( `( z: R" y+ R' v9 d6 Z
火焰刀？越来越邪乎了～～～
作者: MacArthur    时间: 2012-3-27 11:35
不爱吱声 发表于 2012-3-24 11:51
7 B7 ^& V. o7 x确实是这种爆炸波的传递方式起到很重要作用

& J3 F) D$ n% [& s起爆次序也很重要吧？像门罗那样把一捆炸药捆到罐头盒周围，万一那捆炸药里左侧药包先于右侧爆炸，或者下层先于上层爆炸，都会大大影响聚能效果。。。 : \- j& b  u5 s% U, x# C

- E% k' b* ~) O6 `1 @罐头盒，嘿嘿， Shape Charge聚能罩设计师们都哭了。。。 9 _8 k) M' U% I6 s% o1 q# h

' R0 L1 [( b0 t# W1 f+ l9 ^- c2 }- L" V3 F
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-27 11:41
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-26 21:45 编辑
' e" v4 y7 Z8 R3 r' H
MacArthur 发表于 2012-3-26 21:35
5 \7 m- Y5 I& |4 o" @  F$ W( f起爆次序也很重要吧？像门罗那样把一捆炸药捆到罐头盒周围，万一那捆炸药里左侧药包先于右侧爆炸，或者下 ...

& }8 J! |7 w; h& C& z5 K
8 x7 l8 a8 v) Z1 |1 A; a1 `起爆点非常重要,图中的雷管(detonator)在最上边基本中心处.
. u+ o9 g5 T4 q  F" p8 r/ A8 U: ]0 ^
shaped charge看似不起眼,其实是非常精密的设备,对对称性要求非常高,否则产生的射流就成了歪把子,穿透力大大降低.- L9 e1 k2 f) v( h0 v- c( w7 k4 I$ b
$ [2 p) q( A; \, P: K* `
作者: MacArthur    时间: 2012-3-27 11:58
不爱吱声 发表于 2012-3-26 22:41
% x; f  Q  g' R; m, F. ~6 X1 X起爆点非常重要,图中的雷管(detonator)在最上边基本中心处.
7 z7 y+ K+ B$ A  W3 ~$ c2 B5 y5 k. k& v& z
shaped charge看似不起眼,其实是非常精密的 ...

( J# J, e* l! F& _3 e# w那当然，什么学问一进入定量分析就大有讲究了。。。 像门罗那样炸着玩，基本上属于“定性”分析，弄片树叶或者罐头盒炸一炸，差不多就能搞明白是怎么个意思。。。
5 s6 ~& [; C3 a5 h; T, B& S
# P+ o/ C' x% T0 e, j国内40火箭弹曾经出现过工艺事故：加工金属药型罩时因工艺原因留下细微刀痕 -- 当然是在显微镜下才能看得出的那种。。。 但就这一点点刀痕，却导致金属射流自我拉断，进而影响到火箭弹的穿深。。。 “40火箭弹药型罩加工工艺”直到九十年代末，仍然属于兵工部攻关课题。。。
& z& @5 l1 G+ j, t6 H) C
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作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-27 12:03
MacArthur 发表于 2012-3-26 21:58
9 T. r, C! x: C$ n" {8 ?那当然，什么学问一进入定量分析就大有讲究了。。。 像门罗那样炸着玩，基本上属于“定性”分析，弄片树 ...
7 G" {% ]" w  ?- Z! V7 O
其实军队的毕竟用的是固体材料做整形罩,相对来说制作工艺还算比较成熟.石油行业DP charge(深射)需要使用金属粉冷压,这个要保证对称精度就更不易了.) x3 `1 e, \" x' j5 R
! B# L$ _# [- C9 r. p2 V3 F( H
麦克看来是行家阿
作者: MacArthur    时间: 2012-3-27 12:14
不爱吱声 发表于 2012-3-26 23:03 7 ?2 x% o; V5 {
其实军队的毕竟用的是固体材料做整形罩,相对来说制作工艺还算比较成熟.石油行业DP charge(深射)需要使用 ...

% `, x, x6 m9 Y/ B6 T 当年乱翻书，稍有涉猎而已。。。 班门弄斧啦，还是听您讲课。。。 4 n9 O  G1 W7 D% k1 e  }
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-27 12:15
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-26 22:20 编辑
: [1 ]  d9 h" [0 [2 m
MacArthur 发表于 2012-3-26 21:58
) k5 S9 J# R6 v那当然，什么学问一进入定量分析就大有讲究了。。。 像门罗那样炸着玩，基本上属于“定性”分析，弄片树 ...

1 \' s- T4 M3 i* j
$ e6 q2 Y. i+ s1 R; {4 F: B  \& W: y实体金属射流拉断是常态,因为金属射流尖端到尾端有非常高的速度梯度,因此形成的射流相当于一个不断伸长的金属棒,只要时间够长就会自行拉断,类似于金属棒在拉伸下的颈缩现象(necking).) s' [3 x, v$ N9 @# t
* @$ V4 _1 B' t) V3 D
一般军队使用各种弹,对射高(stand off)有控制(需要优化,太小则射流发展不充分,太大则会产生你说的自行拉断现象),但是实战中会有偏差,坦克也可以设计隔层利用这种偏差.
作者: 假如十八    时间: 2012-3-27 14:53
不爱吱声 发表于 2012-3-27 12:15
& ~% E2 A" G& g+ Y实体金属射流拉断是常态,因为金属射流尖端到尾端有非常高的速度梯度,因此形成的射流相当于一个不断伸长的 ...
  c% X. a! R6 D3 E+ v
看完这一段各种脑补，对总瓢把子的知识深度表示景仰，对自己的脑补能力自我表扬
作者: 花似荼蘼    时间: 2012-3-27 17:07
嗯，讲得生动有趣。加油哦！
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-27 19:39
假如十八 发表于 2012-3-27 00:53
) E6 ~7 F9 `1 \5 h& @看完这一段各种脑补，对总瓢把子的知识深度表示景仰，对自己的脑补能力自我表扬 ...

) Q! Z" F) F- u9 J: |7 Z谢谢表扬- ?* @8 o4 @2 }7 }# h
9 y4 ?% w, q7 S, f# _" p0 \  H
我是干这行的,这种"知识深度"是必须的,否则就得下岗了.
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-27 19:40
花似荼蘼 发表于 2012-3-27 03:07 $ m7 v; y  m) l! |
嗯，讲得生动有趣。加油哦！
2 m2 ~6 N) V9 }# K4 W
谢谢鼓励,如果真的外行也能读得津津有味,这就算是我成功了,努力没白费.
作者: 茉莉    时间: 2012-3-28 11:40
突然想到德州这么好的条件，为啥不普及太阳灶呢
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-28 11:47
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-27 21:48 编辑
3 R' b  `- |1 W4 _5 d* u: P$ d
茉莉 发表于 2012-3-27 21:40 0 g9 S6 F6 d( S& y$ p6 }
突然想到德州这么好的条件，为啥不普及太阳灶呢
; v5 i) ]5 p* ]9 b# J1 U$ D
3 D. T" w! {+ A' |
一般只有在燃料缺乏的偏远地区才会是用太阳灶,这东西维护起来有点费劲,要保持镜面的清洁,还要根据太阳方位调节角度,而且只能白天用,大白天的城市里上班的人谁没事儿老烧水啊.
作者: 一无所之    时间: 2012-3-28 12:10
不爱吱声 发表于 2012-3-28 11:47
8 s: A) g0 g9 {8 }一般只有在燃料缺乏的偏远地区才会是用太阳灶,这东西维护起来有点费劲,要保持镜面的清洁,还要根据太阳方 ...
  l4 C" Q) J+ n. h
其实根据太阳方位条件角度，是完全可以做成自动的。不会增加太多成本。关键是要保持清洁。而且说到底，这是一种比较低级的利用太阳能的方式，还不如变成电，还可以存起来。
作者: 胖子    时间: 2012-3-28 18:31
自己去搜索了下“空心装药”和“金属射流”; T9 q4 P* a' H% p  D; Z

6 C/ \9 E# p0 M# y  N" [- s发现网上的资料看不大懂，一点也不深入浅出
$ K* `' g3 n6 Y" N" }% Z/ K; Z8 ?0 z2 I
有几个问题和猜想，也许不爱兄下一步就会八卦到，这里先提出来放着吧：
8 ]% {/ f: w4 k7 a3 ~$ a2 T; T, b; s) J3 n
1、空心装药的穿甲弹，其真实的战斗部是不是"金属药罩"？ 金属药罩后部填装的炸药激烈反应后产生的能量是推动融化的金属药罩形成的金属射流的动力来源。7 q$ t6 P3 J6 E0 T% z: G+ A" ]+ M/ T/ ~
9 N% ?3 T) d2 y7 b) e* Q
2、前面几楼提到的速度梯度，我的理解是靠近椎底部分产生的金属流速度会小于靠近椎口的金属流，这里面的力学几何关系就搞不懂了，模糊感觉是椎口处融化产生的金属射流的势能更大，从而导致在射出时有更大的动能。5 q5 P" m5 i; f! j7 ~
$ v6 j) R- F0 g% H
晕了
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-3-28 18:35
MacArthur 发表于 2012-3-27 11:58 . j2 x# C! t/ ~; \) B4 L. f+ B0 H
那当然，什么学问一进入定量分析就大有讲究了。。。 像门罗那样炸着玩，基本上属于“定性”分析，弄片树 ...
9 k2 }8 v1 B3 f. [6 G- }
这个工艺要求就厉害了。那战场上运输保管什么的该怎么办？
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-3-28 18:36
不爱吱声 发表于 2012-3-28 11:47 & s8 u9 _0 Y. w5 o2 A
一般只有在燃料缺乏的偏远地区才会是用太阳灶,这东西维护起来有点费劲,要保持镜面的清洁,还要根据太阳方 ...

- e/ a6 J1 T6 P7 Y4 l! d太阳能热水器很好用，屋顶上一铺，一年起码有半年洗澡和日用热水什么的足够了。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-28 19:40
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-28 05:52 编辑
3 |2 S& F; }# h5 Y5 c
胖子 发表于 2012-3-28 04:31 8 h9 }5 H, o; C( [0 G* l
自己去搜索了下“空心装药”和“金属射流”8 b6 O( n. G* }7 g( s

$ y' B) |+ n- c发现网上的资料看不大懂，一点也不深入浅出

4 p/ F% I6 ]. U- j1 h, }% ^5 {. D% u$ f$ W4 ]- H  y
你这两个问题要是能在网上查到那到怪了,这是核心机制,网上很多都是错的.
$ t8 i& o5 B7 m; H1.比如说融化的金属药罩.金属射流不是"融化"的,这是很多介绍文章的经常出现的典型错误,如果不真正搞这东西,很少能明白到底怎么回事.比较容易想当然地以为看起来像"流动"起来了就一定是"融化"变成"液态"了.5 {+ I' t5 {! U! @/ x( g1 f

( ?: y5 O: Z* @* |4 p" q2.这个我会讲到,你的理解是不对的,这个是本质上还是动量守恒.
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-28 19:42
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-3-28 05:50 编辑 $ B  j" h3 L: y3 C* i
就爱抬杠 发表于 2012-3-28 04:36
/ ?4 [: ?! p2 R' h8 C) ~3 ?太阳能热水器很好用，屋顶上一铺，一年起码有半年洗澡和日用热水什么的足够了。 ...
  O3 p9 l) i, _" X, Q
) x' ?6 x* L  x6 d& R8 E1 x7 Y3 I
不一样,太阳能热水器是光能转换为电能,太阳灶就是直接聚焦光能,然后利用,确实像"一无所之"所说的:算是比较"低级".0 J% ~6 F# V2 r$ ]7 O
1 f* |2 k+ k8 g' g" T
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-3-28 19:59
不爱吱声 发表于 2012-3-28 19:42
, q/ q& d) t/ E不一样,太阳能热水器是光能转换为电能,太阳灶就是直接聚焦光能,然后利用,确实像"一无所之"所说的:算是比 ...
& E# Y5 ?$ f7 `" N7 Q+ e
老大，这我还是分得清的哦。国内光热利用搞的很好，屋面铺真空管吸热，利用介质传导到屋内，再热交换加热生活用水，大概就似乎这样。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-28 20:01
就爱抬杠 发表于 2012-3-28 05:59
$ p8 y  [% F8 S* ]7 D老大，这我还是分得清的哦。国内光热利用搞的很好，屋面铺真空管吸热，利用介质传导到屋内，再热交换加热 ...
* i& I: I  `0 A1 V9 b+ X$ \1 T
老美这边不行,动力不太足.国内绿色能源确实发展的比这边好多了.
作者: MacArthur    时间: 2012-3-28 21:27
就爱抬杠 发表于 2012-3-28 05:35
* j, m7 M( d" H9 h5 J* n* {3 G这个工艺要求就厉害了。那战场上运输保管什么的该怎么办？
& I1 f, r' J* w; M
聚能罩在弹体内部。工厂组装好之后不再需要打开，战场上的碰碰磕磕跟它没有关系。。。 , g! ~1 Q5 l# W
作者: 胖子    时间: 2012-3-28 22:42
不爱吱声 发表于 2012-3-28 19:40
* a5 J7 @5 K- F& ~7 e你这两个问题要是能在网上查到那到怪了,这是核心机制,网上很多都是错的.2 e. f, C5 u# F5 v+ X+ o
1.比如说融化的金属药罩.金属射 ...
" g, |! K; p6 s9 i
哈哈，确实这样对吾等门外汉来说已算深入的话题已难以通过简单的方式获取到答案。* }1 n8 ^' _5 V/ _% m

$ j& v1 N9 Y  L1 k# @老大能把力学科普文写得这样引人入胜也算独一家了！) H6 }9 f/ G  k) n; |4 D
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花等解密！6 j$ w+ V1 L6 T0 K4 {$ @( E4 o
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-3-29 13:36
MacArthur 发表于 2012-3-28 21:27 # o0 w% X( d* x6 z' q1 V: I
聚能罩在弹体内部。工厂组装好之后不再需要打开，战场上的碰碰磕磕跟它没有关系。。。
  v/ G- |1 s5 C" b  ^ ...

" x$ p6 W4 H: m9 a* f$ U$ b原来如此
作者: 不爱吱声    时间: 2012-3-30 14:42
标题: 空腔聚能与金属射流(二)
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-5 10:50 编辑 : o! ]5 `( r- p

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空腔聚能与金属射流(二)
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9 i6 h8 J3 }' D+ L# S- w8 L上节我们给大家详细讲述了“门罗效应”。2 U7 Z4 U0 B) E( f4 ^) i- f5 D, \
8 q' E/ L, a) h! T: v5 L* I
我们一开始也提到，其实是德国人范-福斯特于1883年最先发现了这种炸药的空腔聚能效应。可惜德国人的工作是使用德文发表在比较专业的期刊上，在当时并没有引起人们的注意，结果他的工作一直默默无闻，被深深埋藏在了故纸堆中。直到多年以后，德国航空研究所（German Academy of Aviation Research）的费沃德（Heinz Feiwald）同学为了完成自己的博士毕业论文[1]，遍查资料，福斯特的帖子才得以被再次顶起，不过那已经是1941年的事情了，这一耽搁就是58年。  \( C2 F2 H# R' c' V! y

! J2 ^- G: U3 K) V! b0 T$ r门罗同学则不同。他在自己的实验完成后，从1888年开始先后发表五篇文章向人们描述了他的新发现，他的这些文章不仅包括专业期刊，还包括《大众科学》这类面向普通大众的科普类期刊，这使得他的工作进入在公众的视野，特别是在英美国家，得到更广泛的关注与认可 [2，3]。因此，后来英美国家的人们就以他名字来命名这种空腔聚能现象,称其为“门罗效应”。
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这个故事再次告诉我们，要想尽快获得其他同学的认可，爱吱声才是硬道理。/ r/ O( K# c. @

5 |1 J$ ?* @( {不管是福斯特还是门罗，他们的发现都是带有极大的偶然性的。尽管他们观察到这种空腔聚能现象，但是他们显然并不了解这背后的物理机制为何，或许他们也并不清楚应该如何利用这种效应，总之，两位同学都没有为自己的发现申请过任何专利。! s' r9 H4 }8 M6 i2 n& s$ R1 i

' `4 w" F9 F1 l" B就这样，空腔聚能效应在被发现之后就基本被束之高阁，虽然很多人通过门罗的科普文章知道了有这么一回事，但这些人归根到底都是打酱油的。# l; r# d$ x7 z) l8 j0 u
; E# J. L, e" H( s; }; r4 D
正如一池碧水，偶尔投入的一颗石子固然可以激起了涟漪，然而如果没有持续的助力，终究无法掀起大浪，很快的池塘水也就又恢复了平静。
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. E9 E1 F8 ]2 |1 x1 V当空腔聚能效应再次被人们提起，并最终以专利的形式确定下来已经是1910年的事情了。
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# ^7 h/ U. J0 D: U+ w6 Y图一：WASAG 专利示意图，1911, 来自[2]

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在19世纪到20世纪初这一段日子里，德国人在很多科技领域都是处于领先位置。这次也不例外，又是德国人占据了先机。德国的WASAG研究协会（Westfalische Anhaltische Sprengstoff Actien Gesellschaft的缩写，不知道准确翻译）分别于1910年和1911年申请并取得了空腔聚能设备在德国和英国的专利权。
7 s7 d! |  E+ _" p+ y3 `% T# M
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) B0 S+ g- W6 ]5 w: h图二：现代设计的整形聚能器示意图。此类多用于石油开采中的射孔（perforating）作业。
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; T& ?" N# U# i- p" T4 aWASAG专利清楚地说明了空腔装药以及对于药罩(liner)的使用[见图一]，这正是现在整形聚能器中起最关键作用的两个部件[见图二]。专利书中特别提出为了增强炸药的效能，应该在炸药面向目标的一面制作圆锥型或者其他类似形状的空腔，而且还应该在空腔一面覆盖上金属皮或者其他材料制成的药罩。这已经与现在人们设计的整形聚能器看上去差别不大，可以说该有的都有了。& A( Y: j( S3 y, Y" O

3 f2 r: D- K6 O但是，专利书中说明设计药罩主要是为了将炸药与环境隔离开来，这样可以保护炸药不会受潮。号称，要是把这个设备用于武器中比如说鱼雷，那就用钢皮制做药罩；要是用来采矿的话，就别那么穷讲究了，整个石蜡纸（(paraffined paper)就能好使。很多很多年以后，人们终于知道比起炸药中的空腔来说，药罩在聚能器中所扮演的角色才更为至关重要，可惜那时候的设计者们对此一无所知。
! ]( T6 p$ L1 u/ j+ s
. h. H" S  [/ d( M4 o3 |同一时期，德国人萌纽曼（M Neumann）也发帖说明了空腔聚能效用。在那篇发表于1911年的文章中他对自己的实验做了如下描述：
3 {" R! u" A. t2 g( f( t
/ W0 @  [: l* J+ {( T0 q" @使用了两个圆柱型的TNT 炸药去炸钢板，其中一个是实心的，重310克，另一个则在面向钢板的一面挖出一个圆锥形的空腔，这样当然带空腔的炸药显然要轻些，重量只有247克，结果表明有圆锥形的空腔的TNT炸药在钢板上留下了更深的孔洞。: o6 H) }5 ~2 R( p7 U6 M; Z. o
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同为德国人，萌纽曼比他的前辈福斯特运气好太多了，他的文章发表的时机比较合适，马上就引起了周围更多同行的围观，献花者络绎不绝，结果后来的德国同学就都把空腔聚能效应称为“纽曼效应”。- s: {2 s& i3 L& I/ o% E

4 Y+ z0 Y! R& u; C; T& N% R2 r回顾这段历程，从福斯特到门罗，再到纽曼，炸药的空腔聚能效应被不同国家的人们反复地“重新”发现。在没有计算机，没有互联网，没有搜索引擎的年代，科学探索之路总是荆棘丛生，蜿蜒曲折，早期的探索者或许在走过的路上已经留下了自己足迹，但是孤身一人没有跟随者，他们的足迹将慢慢被岁月所掩盖。当后来者再次到达这路口，由于没有明显路标的指示，他们也只有拿起指南针，最终只能靠自己的摸索，再次发现森林那边的靓丽风景。0 c) D  N7 @& |- ^0 X/ z
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写下了这段文字，我不由得要感叹科技进步给人们生活和工作所带来的极大便利。7 {- J- i! n& |  A7 x

7 F1 l' O* W2 U. [& ~今天，有了GPS的指引，人们得以更容易地发现前人的足迹；借助于古哥的帮助，我只是在键盘上敲下几个关键词，便在几分钟内找到了完成这篇文章所需要的很多信息，而不再需要跑到图书馆才能查到我所需要的文献资料；通过计算机，我得以把一百年前纽曼所作的实验通过计算机模拟而再现出来[见图三，图四]。
7 F  f+ c$ i$ V3 |: x- j7 a5 A2 v. ]  w: E. c6 X1 e

/ F3 P7 R' b; P! M3 w0 S8 A图三，纽曼试验的计算机模拟简化模型，此模型只为这里定性演示之用，模型中所采用的尺寸以及相应材料模型与当年试验并不完全相同。尽管图片以二维平面方式显示，但实际计算中则采用轴对称建模方式。
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图四，计算机对纽曼试验的模拟结果。
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通过以上图片，大家可以清楚看到，计算机模拟程序清楚地表明，具有锥形空腔的炸药爆炸后在铁板表面形成了更深的炸坑（crater）。而圆柱形实心炸药则只是形成了较浅的相对平坦炸坑。这正是纽曼在他当年的文章中所描述的现象。
) n" ?  z% Y: K7 K7 b9 U2 |* y) q. s5 }" H5 z
比较成熟的计算机模拟程序不仅可以得到与当年实验相一致的结果，而且人们还可以通过把压力数值的大小通过不同的颜色表示出来，进而可以细致地“观察”到爆炸波的整个传播过程。这可是当年的人们怎么想也想不到的。
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我们下面就来看看计算机给我们讲述了一个怎样的故事。  U  ^% V2 \# Q" o8 b; o

" E& B/ l0 t6 _

7 K9 p7 d& L- _" Y- }, r图五，计算机模拟显示起爆后第1微秒时刻，爆炸波传播方式与压力分布。红色代表很高的压力，蓝色代表比较低的压力（图六至图九与此相同）。
7 ^- _7 v/ g  j1 _1 I7 l. |
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在起爆后第一微秒时刻，球形爆炸波的波前刚刚到达锥形空腔的尖端[备注1]，此时的爆炸波在两种情况下炸药中传递的形式并没有什么差别。
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图六，计算机模拟显示起爆后第2微秒时刻，爆炸波传播方式与压力分布。

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在起爆后第二微秒时刻，实体炸药中，爆炸波仍然保持球形波面，波前接近目标钢板。而锥形空腔改变了爆炸波的波面形状，球形波面沿着空腔边界断开，而沿着锥形轴线出现了锥形高压区，高压区尖端冲向目标钢板，高速气流聚集在这个锥形区域内,这是引起锥形空腔聚能效应的基本机制。7 S) k( J9 [! t* h9 q
- _5 h$ D* T0 p& A2 W/ U
; y: }$ ^4 b( Y" B
图七，计算机模拟显示起爆后第3微秒时刻，爆炸波传播方式与压力分布。
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( ~$ N! V% J1 y; E
在起爆后第三微秒时刻，实体炸药中，爆炸波波面开始在目标钢板内部传递，整体压力因此重新分布。而锥形空腔导致的锥形高压气体开始侵蚀钢板。
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1 W: D& W" _( K, d1 B1 n' M! l
. r# C/ y* H# K" U' t9 ~
图八，计算机模拟显示起爆后第5微秒时刻，爆炸波传播方式与压力分布。

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* `9 q1 G# u) H5 T/ D% `: z7 h起爆第五微秒以后，爆炸波的尖端压力已经开始缩减，高压波主要在钢板内传递。而对于具有锥形空腔的炸药，更明显的高压区集中在圆锥轴线周围，说明气体对钢板的局部撞击，其侵蚀作用要高于实心炸药。. S- Q! `$ w, I8 A4 p  {% z/ D

* y( l3 w( w4 ]# b0 G
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图九，计算机模拟显示起爆后第15微秒时刻，爆炸波传播方式与压力分布。
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8 O( y5 Q9 c# D% U! ^- |1 q
起爆第十五微秒以后，爆炸的整个过程就基本结束，世界又恢复了往日的平静。仅仅用了十五微秒，爆炸波就完成了他的使命，挥一挥手，不带走一片云彩，只在钢板上留下了深浅不一的炸坑。使用"迅雷不及掩耳盗铃之势"是不足以描述爆炸过程的迅速的，因为声音在十五微秒内仅仅在空气中传递了大概五毫米，而对于那些离爆炸中心仅有五毫米距离的人来说，他们能够存活下来并有机会听到爆炸声的可能性为零。。。$ [+ _! N7 T9 \( u$ h4 w  ]& w

0 u4 u; A: D) _4 T+ D% R计算机模拟让人大开眼界，但是这些都无不与百年来无数前辈们的科研探索密不可分。因此我们还是应该离开计算机，在爆炸声中穿越回到一百年前，继续讲述那过去的故事。
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且听下回分解。; \2 D# g$ O! m
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( g2 m# E7 D+ \3 _$ Q, l下一节预告：
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1 f  O5 Z1 x9 j9 a8 P, u0 k3 f3 v# p连续两次世界大战接踵而至，战争为新型武器的研制与发展提供的动力，那么在这期间，空腔聚能效应相关研究进展又如何？有哪些演员粉墨登场呢，又发生了哪些有趣的故事呢，敬请收看下一节。) d5 b# @% t! B  a
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$ E2 q$ |+ `6 q) h9 B& }参考文献:
% T( ^7 k9 H$ ~' G& x
$ i7 {. X5 ]/ c6 P[1]”The history of hollow charge effect of high explosive charges” by Heinz Feiwald, Gatow, with foreword by Hubert Schardin, for German Academy of Aviation Research, 15 September 1941.: k4 r% m, p# l) O. G# n
[2]”History of the shaped charge effect, the first 100 years, a paper in four parts”, D. R. Kennedy, Originally prepared for presentation at the 100th Anniversary of the Discovery of the Shaped Charge Effect by Max Von Foerster, Observed at MBB Schrobenhausen, West Germany, September, 1983.
5 v7 Y- x$ L; U[3] “A brief history of shaped charges”  W.P. Walters. The 24th International Symposium on Ballistics, Vol. 1, pp. 3-10, New Orleans, LA, 22-26 September 2008., d$ B; U5 h8 Z* |% B0 |8 w

; d" Y8 o& @: U0 J备注1 ：这与炸药的爆冲速度以及起爆点与空腔尖端的距离有关，此算例中恰好在1微妙时刻是巧合。
: M3 y/ q5 j: g  `/ _4 y" Q1 B1 f
作者: 机器猫    时间: 2012-3-31 02:12
不爱吱声 发表于 2012-3-30 14:42
: N, m) o& V1 _空腔聚能与金属射流(二)
8 A) A+ s6 _5 q; f! O  M7 Q
7 W: o  ~. x0 y) l2 w上节我们给大家详细讲述了“门罗效应”。

+ M7 y) Y! `  B: W0 T: @* o
作者: 胖子    时间: 2012-4-2 10:19
不爱吱声 发表于 2012-3-30 14:42 " y5 F( p  M. V( ^/ V& m
空腔聚能与金属射流(二) 9 z: n- x) v# E; r! b
0 ^5 p" m- ~& a8 ?' k2 l- w
上节我们给大家详细讲述了“门罗效应”。
# V7 _* D- k4 a( Q6 q( D
从图六开始想不明白了% R( w, k4 `) s. W6 L: K( l$ `

: Z! _- V/ d- g* F+ @红色椎形高压区前端的绿色区域是怎么形成的？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-2 10:51
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-1 20:54 编辑 9 x3 }" q# H% L' X
胖子 发表于 2012-4-1 20:19 ( [: {  p; W0 t  w( E- |
从图六开始想不明白了: F1 \. {  |# j8 Z, m5 `

- S9 x4 G/ }  A  r) G6 k红色椎形高压区前端的绿色区域是怎么形成的？

: ^% N4 d" K+ {2 A; Z* Y
0 Z8 O: G- N" n" S看得很仔细,其实绿色的也是高压,这是我为突出高压区特殊选用的上色方法.红色是高于10GPa,绿色也非常高,是高于1GPa,而蓝色区域其实也是高的达到0.1GPa,要知道大气压只有10^5Pa=10^-4GPa.低于0.1GPa的我根本就没有上色,所以你看到黄色的是真正爆炸气体的扩展状况.! o6 Z) t9 D0 D( W- p
红色前端的绿色是因为绿色波是先生成的(1微秒和2微妙之间某时刻),然后扩展后,很快(在2微秒时刻)就衰减了,因此当我们演示2微秒的情况,你会发现绿色区域在红色前面.( T  S( i4 ?5 |7 k* p
8 B& Z6 C( e3 G) b) P
要了解更多细节,我们可以显示出1微秒至2微妙之间的情形才可以看出来.' F& C4 ?* D1 j1 C  g& H' g3 {  ~3 n
. I. u  f  B! l& p& @% P
爆炸波的特性就是瞬时的波前高压非常高,但是衰减也快.这个特性以后也会讲到..
作者: 就爱抬杠    时间: 2012-4-2 20:38
不爱吱声 发表于 2012-3-30 14:42 5 T  u  _- E9 L8 O8 x: a8 Q
空腔聚能与金属射流(二)   A: A/ _2 K+ b
+ _2 b# J3 w1 W4 Q6 w9 {, h
上节我们给大家详细讲述了“门罗效应”。
3 i5 H8 ^+ o; f% v9 R; [0 Q
这个模拟程序又是怎么做的？通过观察我们只能得到一个最终的结果，这个模型的仅仅是因为它模拟的最终结果和实验结果相同还是有其他依据？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-2 21:50
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-2 08:23 编辑
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就爱抬杠 发表于 2012-4-2 06:38 0 e3 m- Z2 T. L( B$ v
这个模拟程序又是怎么做的？通过观察我们只能得到一个最终的结果，这个模型的仅仅是因为它模拟的最终结果 ...
  T- w6 m$ f% _  d6 ^4 z0 [, o! t

1 c& S" i: o0 T+ l" V做这个计算模型涉及到物质状态方程的建立及相关参数的实验确定，一般常见的炸药都可以查文献得到参数。也需要特殊的计算算法，我这里用的是欧拉网格，拉格郎日记算单元网格内计算物质状态然后转换成欧拉网格单元信息。
: u, b0 m' f, k3 u) U+ D/ P! }2 F# y这里用的算例非常简单，定量上应该与实际情况非常接近而不是仅仅看起来像，这个程序在单纯计算爆炸过程被认为精度很高，但对于炸坑的预测精度稍微低一些，因为穿射过程还涉及到两个材料界面相互作用，涉及到目标体的塑性流变形等等，有更多不确定性，精确的计算不太可能，但误差不会很大，都是工程应用可接受范围。
- i4 O* V8 R& @以上如果要详细了解，那就不是一句两句能解释清楚的了
作者: sduivy    时间: 2012-4-3 23:09
不爱吱声 发表于 2012-3-30 14:42 ) P  Z: ~+ s6 M$ t! V
空腔聚能与金属射流(二)
6 N& v! M' q. [. T9 t$ E3 k6 y3 S3 y& |3 C5 t+ R4 H: w+ d+ u
上节我们给大家详细讲述了“门罗效应”。

* S( p5 [: l% d3 H这个气体的侵蚀作用咋理解？气体温度高，使得钢板融化？还是气体产生的压力大？看颜色，似乎有没有气体压力差别不大。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-4 00:06
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-3 10:20 编辑 ( n! B% `7 x' }2 t( ^) V
sduivy 发表于 2012-4-3 09:09 . D, r4 E2 d0 ^& U
这个气体的侵蚀作用咋理解？气体温度高，使得钢板融化？还是气体产生的压力大？看颜色，似乎有没有气体压 ...
: p* A: L# l: \9 X5 h
9 U- D/ L! j* B- |( g
你这个问题问得非常好!
* D! G# H5 {. ^6 T  u8 n
, O" M2 w( ]9 T; i+ k' N6 v3 E真正导致气体侵蚀(或者叫穿射的)既不是温度,也不是压力,而是气体的惯性,气体波的(质量)密度是变化不大的,因此也就是"速度"起关键作用,这是聚能器穿射的核心机制.因为以后讲射流那里才会专门介绍这点.而且真讲穿射,还需要更多其他的知识准备,我们只能慢慢来了.' I# _' G8 h# ~9 E( r
, @8 i8 o) r( _; l  r# Q6 M+ G0 A
这里简单回答你的问题:/ ~  k9 a( |# O/ P) |
1,不是溶化金属,只是金属塑性变形.因为爆炸气体的温度并不高,侵蚀过程中,变形引起的温度身高也远远低于钢板的溶化温度,因此钢板是没有融化的
" n& i/ c. W) k9 t+ A- E2.这里气体产生的压力仅仅是气体本身的压力,却不是气体冲击钢板的压力.这就好比你把一包沙子紧紧地包在一起,然后仍到泥里,沙子本身的压力很大,却不见得穿射能力大,相反你把这包沙子粒子一个一个用很高的速度射到泥里,沙子流本身的压力很小为零,可是他的速度高,如果你能每次把沙子射到一个位置,那么这些沙粒加起来的穿射力更强,穿射深度远远超过被压缩的沙包,为了定量解释这个需要一些流体力学的知识,我以后会展开讲.. _$ t; @& O# L$ b7 E

, ]- E, q7 n- o; p" M我这里给出了例子只是想给大家一个初步印象,通过压力分布让大家更清楚看出来"气体"被聚能后的"锥形形状",希望引起大家对这个我问题的兴趣,兄台提出这个问题显然给了我写下去的信心,哈哈.多谢.
作者: sduivy    时间: 2012-4-4 00:16
不爱吱声 发表于 2012-4-4 00:06 . `5 m. ?. `* o1 p/ D
你这个问题问得非常好!: P, w- j$ ?6 \0 c" [; Y, {% D

+ H) E; y; |2 k真正导致气体侵蚀(或者叫穿射的)既不是温度,也不是压力,而是气体的惯性,气体波的 ...
, _- }. Q3 p5 h1 g, [
我应该谢谢你，解答的很生动，很清楚% t* H* U+ T' m8 y/ q$ c
等着你的下文了。送花一朵。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-4 00:18
sduivy 发表于 2012-4-3 09:09
9 H  ~( a% }$ y9 d- f1 b这个气体的侵蚀作用咋理解？气体温度高，使得钢板融化？还是气体产生的压力大？看颜色，似乎有没有气体压 ...

9 i* q) [1 O: b5 I8 X9 m根据你的提问,我又读了一下原文,发现我对第六图开始的表述过于强调压力了,可能容易误导大家,简单修改了一下,等以后我会回过头再重新修改完善一下.0 T2 k- Z+ ?& M  v
/ b! x* Z5 ]1 x  [! g
希望大家多提问题,这对我写好文章绝对是帮助巨大,因为自己干这个的,有时候不自觉的就会把文章写得要么太"简练",要么太"深奥"了.
作者: 舍也是得    时间: 2012-4-5 21:01
不爱吱声 发表于 2012-3-28 19:40
3 x* K; f& s8 R8 z7 D  S5 a- q5 s你这两个问题要是能在网上查到那到怪了,这是核心机制,网上很多都是错的.
' l2 J0 b* @& b1.比如说融化的金属药罩.金属射 ...
: S/ J  m, Q' R( Q, g% [# r6 J
( i; B2 e1 M! \8 x. B% ]
这个融化的金属药罩是不是就是类似于，无缝钢轨焊接的那种。。。反应直接生成液体金属？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-5 21:29
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-5 07:31 编辑 : j3 U& Y* D0 ~$ I: b, n/ t  ^
舍也是得 发表于 2012-4-5 07:01 5 Q; P0 j. r! @$ M
这个融化的金属药罩是不是就是类似于，无缝钢轨焊接的那种。。。反应直接生成液体金属？ ...

) R" J5 `& J6 ^* \* ]: y( P8 }+ S
无缝钢轨焊接还是电焊,与射流机制不同.5 A3 c- o6 w( t2 \. U
* M9 E, ?$ P; {) P$ f, k6 s: T
专门有一种叫做爆炸焊(explosive welding),原理与射流生成类似,从设计已及应用要求角度来讲两者稍有不同,以后会讲.
: P# ?* s) ]" o& P
5 c/ i4 [* |0 d+ h射流和爆炸焊接都不是要生成液体金属,液体金属一般我们专指金属融化成液态.但是射流仅仅是金属塑性变形,有"流动"态,但还不是液体,发现对这个大家多有疑惑,以后肯定要讲.
作者: 大鹏翔宇    时间: 2012-4-6 04:47
摩洛哥炖锅tagine是不是也是这原理
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-6 06:28
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-5 16:54 编辑 ' y- b. v9 P- F- f8 n/ D
大鹏翔宇 发表于 2012-4-5 14:47
' {$ h3 h8 G$ P5 P* P$ `摩洛哥炖锅tagine是不是也是这原理
4 X) ?  n7 M7 }1 M
/ ^3 k, u, d) S# k; h* v

: z: }; ^2 ^# x& V( I" I刚查了一下摩洛哥炖锅tagine，是这个东西，我第一见
, g0 j- h- E9 \( y7 M% n# b) P# O! k7 Z) O4 P! i
& v- F$ f9 H! |. m
就是锥形的盖扣在炖锅上，是起到调节引导水蒸气流动的作用，暖水蒸汽气流汇集到盖顶部，然后无处可逃，就冲向下，这个跟射流不同，虽然不能说一点联系都找不到，但非联系起来的话有点牵强，就只能说，两者都运用锥形改变气流的运动方向。
作者: baogesj    时间: 2012-4-14 03:06
我们怎么还是液体燃料呢？, J! V# \1 d0 A8 h1 N; t6 c# N+ Z" o
瞧人家阿三火箭就小得多。
1 Z' N" ?; X  N5 {. ~我们怎么就没掌握固体燃料技术呢？
. ~7 m9 q0 v0 B. g& L4 D3 j& d' `' w( Z$ j
（游学生兼刷分，老大看着回，没时间就算了）
作者: 包子    时间: 2012-4-15 23:22
药罩的形状和材质对射流有何影响呢，老大一定要深入研究啊。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-16 01:28
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-15 11:47 编辑
: m1 j/ \4 _8 I% ~$ N9 ]
包子 发表于 2012-4-15 09:22
0 ~; f7 Y7 y. `4 |+ _+ P, B药罩的形状和材质对射流有何影响呢，老大一定要深入研究啊。

) z/ y! y/ M' Q+ J/ C: W, n( y8 x; r) n# O& Y# Q% O
这两个因素是最关键的因素.$ G) _2 }; }6 c2 z# p

. A+ ?' T3 i3 O; d+ k. Q' g" d3 s以后看看有没有办法介绍些原理性的东西,具体细节肯定就不能讲了
# i  z0 e6 b& Q& F2 }6 t  D. Y6 @1 \/ l2 {( k2 R3 @
作者: 液化    时间: 2012-4-16 18:18
不爱吱声 发表于 2012-4-2 21:50 , o. _4 X8 v6 U; ^. G- Z
做这个计算模型涉及到物质状态方程的建立及相关参数的实验确定，一般常见的炸药都可以查文献得到参数。也 ...
  {" ], @' \: ]! N: w

: D! i  X2 m+ G3 s6 x" K( b非常好的演示。是不是采用Ls-Dyna这样的有限元软件进行的模拟？猜测二当家的进行的是ALE计算，炸药和钢材的交界面是如何追踪的呢？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-16 20:34
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-16 06:39 编辑 / v2 c" O! l) D
液化 发表于 2012-4-16 04:18
3 U( Y+ P' j& O1 u) H非常好的演示。是不是采用Ls-Dyna这样的有限元软件进行的模拟？猜测二当家的进行的是ALE计算，炸药和钢材 ...

# J* o6 _0 v2 B" `# ?
& L# e: k% d2 U7 N! Lshaped charge计算使用Ls-Dyna做不了，所有的有限元软件都做不了，爆炸波部分好办，但是如果模拟药罩就不行了，以后我会给大家看，药罩的变形及其剧烈，拉哥朗日有限元搞不定，ALE也弄不动，比较成熟的用流体力学用的有限体元，但是也是专门给shock的算法。不成熟的见过有人用MPM（材料点方法），我也尝试过，但实际问题极大，演示可以，定量计算不好使，算法本身问题多多，还远不成熟。$ P- |1 ]  ?! ?" M9 s7 y
商业软件中，ANSYS的Autodyn可以算shaped charge,有不错的结果。我用的不是商业软件，不好说出来。
0 A" r1 F0 U6 I, I- j- O' R1 V2 u; ~' Z2 q+ L
有限体元界面追踪是个大问题，基本全是数值上的处理，无法引入界面物理机制，好在对于我们研究的射流成型问题不重要，但是算穿射，界面就成了大问题，我现在是用有限体元算射流成型，然后转成有限元算穿射，再用些特殊处理可以应付工程应用问题，误差可控在一定范围。
/ c7 k' [- `" W1 B/ I" G9 b) z+ V, H: ~4 e- H3 J" q! Z
穿射问题本身就是难度极高的问题，精确计算几无可能，需要些“功力”。
作者: 包子    时间: 2012-4-17 00:57
不爱吱声 发表于 2012-4-16 01:28
4 V1 [; }4 v6 W* L8 B( |) [这两个因素是最关键的因素.
' x0 |; C" O2 [- q5 ~6 m0 H/ X
# W+ v/ ?- L" q2 Q) p4 b7 F/ U以后看看有没有办法介绍些原理性的东西,具体细节肯定就不能讲了

# D/ s" b% s/ B/ X( z, k# y0 D形状不能讲我理解，材料方面介绍一下吧，不用太细的。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-17 01:30
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-16 13:00 编辑
) l% o% B# o, c% i4 l/ S
包子 发表于 2012-4-16 10:57 & p1 W3 f- n9 C' X9 W9 N$ |0 u
形状不能讲我理解，材料方面介绍一下吧，不用太细的。

) Z; f+ I  I6 `) E  G
$ O% e7 ^, j) g" a7 r5 i材料可选的余地并不是很大，主要需要以下几个特征,按重要性先后次序（非严格）' G5 b1 V4 [/ h% u
1。密度高，理论上（最简化理论），高速射流穿射目标深度与密度平方根成正比，因此密度越高，穿深越高。这个以后肯定会讲。* _, f" Y" X2 _
2。韧性好，这样可以很大的射高也不会断裂，由于射流伸长导致的断裂会严重影响穿深# J/ z, i; N, j
3。shock性能好，主要是金属音速（speed of sound)高一些比较好，因为音速低，药罩形成射流过程中（liner collapse),如果局部金属塑性变形流速超过金属音速会导致射流失稳。金属音速高意味着允许的变形流速范围更大，可以形成更高速的稳定射流。
" e: c$ |4 S  S
, v! r- a! U- Y6 `( m9 o以上只是针对实体药罩（solid liner)说的，设计破甲弹，轻型鱼累战斗部之类的够用了，石油行业深射聚能器都使用金属粉，还有些更复杂的机制，我们只能科普到这个水平了，再多我就有麻烦了。
! K+ w# T" F' W$ Q) Z: D/ W: c5 D4 P. M/ K% E/ d7 G0 P) _7 }
根据以上三点，军事上多用铜，也有用钨的，大家可以想一想，铜和钨比，各自利弊在哪里？其他的金属也有用，但不是主流。* v# ~  Q: w  l% _+ b& O5 s

  Z6 r) p/ \$ \: n7 T* i8 n而理论上有一种金属是以上三种性能都好，可是实际上却不会被采用的，大家能不能说出来是什么金属，为什么不用？
- z: j, l; \& Q3 O
1 ~6 Q2 E$ ?* F3 Q' z＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝( y6 h4 k3 C6 I$ s% X: U, ~: x& @
另外，为了不误导大家，对聚能器射深的追求是最考验设计功力的，因为射深是最极端，需要最多知识，而射深一定意味着高速射流，高速射流对设计敏感度很高，细微的设计差别可以导致性能的很大不同。
1 o0 f( T4 J) t' B9 ^8 Q  y
1 h9 s# {0 G4 a但是武器设计中，往往并不需要对射深的极端要求，因为坦克装甲和舰艇装甲都是有限厚度的，穿透即可。武器要产生致命效果也不是说穿个小孔就行了，最好是与爆炸波，碎片等“合成”作用，因此很多武器是综合系统设计，其中聚能器设计对射深的要求反倒是次要的了，大家可以去搜EFP(Explosive Formed Projectile)就是一个例子，不求最深但求管用。
7 z5 U, t! p8 E' l: m7 P' Y7 l) Z0 `1 n1 c
只有石油业使用深射聚能器因为要射无限深的地球岩石层，因此才对射深有极端疯狂的追求。
作者: 包子    时间: 2012-4-17 01:53
试着解答一下& V  e3 c( O5 d  P. p4 u; p
铜的延展性好，是密度稍低 ，冲击性我不太理解，但是铜的熔点低可能容易形成金属射流。
$ |" H/ U9 T% ?/ ]0 s2 }钨的延展性差，密度高，熔点也高。! \5 Z5 I& p: b& J# u6 \; l
+ v3 q& ]' B. c
我猜三种性能都好的是金，太贵。6 y/ U. ~4 J  u0 [- P" F. I

9 x; m/ D- M" t1 k3 u  G" o: W其实，这也是我关注这个问题的初衷之一，据说土鳖国在珍宝岛事件后对40火的穿深不满意，当时技术也达不到，所以特制了一批用金做药罩的40火，我一直在寻找这批，不过按保质期来算应该已经消耗完或者回收完了。8 Q# \+ c, s8 E+ I

# b7 `. z2 Z8 U2 |普通40火的紫铜药罩大约30克左右，要是金的，嚯嚯，找到一发就发个小财啊。/ z4 S8 N9 G6 T$ _
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-17 02:05
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-16 12:08 编辑 + t6 _6 l8 r) s0 a+ I: A
包子 发表于 2012-4-16 11:53 4 `2 L  M7 r0 J) r5 W$ e
试着解答一下
$ x  T' F9 G5 a( E铜的延展性好，是密度稍低 ，冲击性我不太理解，但是铜的熔点低可能容易形成金属射流。
2 n) h; Q9 {/ y# C" z& o/ H钨的 ...

' b! I3 ]5 D; S3 j6 a1 b1 a& l
! h& Z# b# M6 Y- {- @, h回答的很不错，赞
: M- L' R9 @8 }6 n: U
3 Z  K( _3 \" z7 U$ D只是修正一点，铜的熔点也不低了，合金就更高些，射流中铜是不会融化的，大体我们认为熔点对射流的形成没有什么影响的。7 [1 W2 m' c$ e' g! N- c

6 h2 ~, ?' |/ Y  O% K  X射流的温度很难测，有人很粗略地测过，大概最高五六百度，一般我们也认为大体不差。如果采用熔点低的金属比如说锡，是会融化的，但是真正应用中都是不愿意用容易融化的金属的。
1 s7 B/ [. B; u2 @7 b( K* J0 m
据说土鳖国在珍宝岛事件后对40火的穿深不满意，当时技术也达不到，所以特制了一批用金做药罩的40火，

/ L! ~4 ~; ~9 }( n; y) z这个故事有没有具体的更详细的介绍，要是有联结最好了，我想以后用到我的文章中
作者: 液化    时间: 2012-4-17 09:15
不爱吱声 发表于 2012-4-16 20:34
3 u: V' u1 {& @- `% Cshaped charge计算使用Ls-Dyna做不了，所有的有限元软件都做不了，爆炸波部分好办，但是如果模拟药罩就不 ...
- r; Y7 X3 M- _' `( L$ J5 a
是的，药罩的高速剧烈扭曲很难用有限元模拟。很有趣，我们用MPM做过一些拟静力分析，基本结论与您类似：看起来很美，精度很差。
: m5 ]! m5 I" W0 |2 H3 Q9 L. s/ m! r! J0 y# A: H
送花，等待更多科普。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-17 10:38
液化 发表于 2012-4-16 19:15 6 y8 k& T5 C8 v4 T8 u
是的，药罩的高速剧烈扭曲很难用有限元模拟。很有趣，我们用MPM做过一些拟静力分析，基本结论与您类似： ...

( v* D' n; o1 e6 @5 O搞计算力学的?看来爱坛搞力学的不少么.
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-17 10:39
这个俺就完全听不懂了哈

% @. I; j. d# O, I$ F; t; [4 t
  h/ ^9 F( ^5 x; _- I+ q因为液化是用行话提问的,所以我就用行话回答了,呵呵,确实不太容易懂." k: I- C4 h8 y# c/ a/ G7 i0 e
作者: 包子    时间: 2012-4-17 14:08
关于黄金药罩不是故事，而是听闻某军工厂子弟的对该厂的介绍，这批弹药的生产十分严密，各个环节都有军代表直接监视。
) g) M, D9 n, K5 O2 P, P. A2 C7 Q; a# C
通常感觉，金属射流是液态的，因为看高速摄影中，射流的颜色是铁水的颜色。老大说金属射流不会融化，那能不能介绍一下，这种射流的物理性质呢?
作者: 一无所之    时间: 2012-4-17 15:41
不爱吱声 发表于 2012-4-17 01:30
( D9 a- N" ^0 J/ p+ t材料可选的余地并不是很大，主要需要以下几个特征,按重要性先后次序（非严格）
* Y  V2 e+ N( X) n1。密度高，理论上（最简 ...

% W  |' G* R9 C9 _9 H6 D' k. O话说不爱坛主啊，我现在才发现您也不是个好惹的主儿啊。弄不好，去街边买一挂鞭炮，自己捣鼓捣鼓都能把楼给弄塌了～～
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-17 23:21
一无所之 发表于 2012-4-17 01:41
7 j/ S* ?1 g7 C+ `- @话说不爱坛主啊，我现在才发现您也不是个好惹的主儿啊。弄不好，去街边买一挂鞭炮，自己捣鼓捣鼓都能把楼 ...

7 F' k9 n2 X& v1 c. d( X$ L黑火药不行，燃速太低，威力不够
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-17 23:44
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-17 10:32 编辑 % |5 D6 c) {8 E$ E- l5 n
通常感觉，金属射流是液态的，因为看高速摄影中，射流的颜色是铁水的颜色。
9 b, n. t/ q& \# n
你在哪里看到的高速摄影显示射流颜色的？我怀疑你看得是后期制作的想象图，或者是上色图,也有可能是看到其实是炸药气流产生的“光”而不是金属射流本身的颜色。
% y" g6 K+ y; W; I& m
! R1 p' Y8 R, q9 ^9 S  c8 a因为专门研究射流所用高速摄影都是使用X射线的，可见光的能量不够是不能捕捉到射流图像的，使用Ｘ射线，看到的都是灰度图，不能有颜色的。比如说典型的X 射线高速摄影图　+ l& R5 I/ x+ o% C! Q9 l

1 m7 b8 L9 E- q- c' p此图中显示射流穿透钢板，射流已经“断开”。
+ k7 Y. N, U  @/ f2 {0 f' [2 b5 ?: s( K% ~5 m. Y' v+ Y
老大说金属射流不会融化，那能不能介绍一下，这种射流的物理性质呢?
4 |5 C! q. b. d$ b& q- y$ W
射流还是金属的塑性变形流。说来话长，我就简短地说吧，以后详细科普。/ Z1 ^3 @, z3 E) B
& b* r1 W) {" P8 Y
并不是所有我们观察到的的“流动”显现都是由于融化变成液态才会有的。比如说，你捏橡皮泥，橡皮泥就是很软给些压力就能变形流动，但是橡皮泥并不是液态，也没有融化，橡皮泥捏出形状后也不会回到原来状态，这种状态就是塑性变形。
9 |  {$ E' x1 ^& v( @4 Y6 \7 S) a7 w2 D; S* E+ n+ F2 O) M
塑性变形过程也显现的“流动态”，但这种“流动态”跟通常意义上的融化后的液体有所不同。一般，塑性变形还算是“固态”,有剪切强度，可以承受“剪切”变形，而“液体”是没有剪切强度，不能抵抗剪切变形的，当然液体有“粘性”的，是可以抵抗“剪切”速度的。不过，金属塑性变形和液体金属有一个共同特点就是都是不可压的，就是可以变形，但总体积不变。
; C2 q$ n. a5 R/ z  C& x+ J+ [) d6 Q6 X! r1 D
承受剪切变形的固态金属杆有个特点就是伸长后会有颈缩现象。这是金属韧性的体现，变形太大了后，金属晶格产生剪切滑移面，金属不再均匀变形，局部界面缩小，继续的话金属就会断裂。裂纹也与脆性材料不同。这个说起来话太长了，就此打住。
7 C4 T, M) K' u
5 ]' q# J8 M- [5 w9 U- O$ E, V0 }) {# L& h我以前讲，有人初略测出射流温度应该在几百度以内，这是直接的证据说明普通金属（铜，钨等）射流没有融化，间接证据就是上面图中显示的射流“断开”，因为这是与韧性固体金属颈缩后断裂现象一致的，侧面说明金属是固态，微观上仍然是有“晶格”的，变形是晶格之间的“位错”所致，而不是液态。
8 a/ j0 i! c% ^& O) }8 H+ p8 r# }; H5 O* S% i  j$ L$ M4 c
可以搜索“位错”，“颈缩”，dislocation，necking.
  h) r4 T  y) V) |3 M' e- B# o
+ Y) b4 Q0 M+ K以上术语太多，时间有限，先简要介绍到这里，如果有疑问，等我以后找到时间继续写文章时候在专门想法用通俗的语言写出来吧。
+ n1 h; z' w! g+ W) L% }2 g% ^! {# n. Z
作者: 液化    时间: 2012-4-18 09:38
不爱吱声 发表于 2012-4-17 23:44 ) H+ I; j9 o6 l. X) \+ K( x  M
你在哪里看到的高速摄影显示射流颜色的？我怀疑你看得是后期制作的想象图，或者是上色图,也有可能是看到其 ...

) F$ v  I% ~' J* ~' G5 x可以直接说“塑性流动”，没接触过塑性力学的可以这么理解：材料从弹性进入塑性状态后，弹塑性刚度远低于单纯的弹性刚度，因此对于同样大小的作用力，达到塑性状态的材料变形更大，甚至会大到像流体一样急剧变形。当然，这是很粗略的解释。
作者: sduivy    时间: 2012-4-18 16:51
不爱吱声 发表于 2012-4-17 23:44 8 `8 J" n5 g% T. d, Z; s# \" d
你在哪里看到的高速摄影显示射流颜色的？我怀疑你看得是后期制作的想象图，或者是上色图,也有可能是看到其 ...

$ N' Q% j, k. ?8 Z4 H1 I2 M  A能介绍下这张X射线图的相关内容不？譬如X射线的能量范围？还有这个靶的尺寸之类的？这个是高速相机拍摄的吗？X射线是咋产生的？6 K2 \% E% l8 Y  [8 W
作者: 包子    时间: 2012-4-18 21:02
不爱吱声 发表于 2012-4-17 23:44 6 Z% u  C& D4 U7 ?6 ?) n' X3 k
你在哪里看到的高速摄影显示射流颜色的？我怀疑你看得是后期制作的想象图，或者是上色图,也有可能是看到其 ...
% o0 G5 ?# m$ K* R
流言终结者有一集用告诉摄像拍摄40火击中防弹玻璃，老大可以找来看看。老大的解释我明白一些了，金属射流并非金属液化后的流动，而是塑性变形。这和铁烧红后变软差不多吧？
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-18 21:45
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-18 08:21 编辑
) R& Y7 p7 Y7 S- I! D
包子 发表于 2012-4-18 07:02 ) m  M5 p% I, b; B3 e8 z
流言终结者有一集用告诉摄像拍摄40火击中防弹玻璃，老大可以找来看看。老大的解释我明白一些了，金属射流 ...
. F  n& Y$ l% d9 }2 s: x; S$ j

0 p1 e- w# E" W: {6 U5 l, xhttp://www.youtube.com/watch?v=LudNqf56AFo" b. U/ Z! Q8 X$ g& c1 p& q/ W+ j

7 N) z% a! I: g0 h% Y( a2 ediscovery台的节目以前有讲过shaped charge,里面说"jet"是“melting metal”,那是错误的，节目中还作了个动画，显示出来橡铁水的颜色，还有飞溅的效果，是他们想象的，即便是外面的钢筒受爆炸破碎后也不会变成那样的金光闪闪的，jet更不是。很多科普节目里都是想当然地这么说，全是错误的。我还见过美国的某物理科普网站介绍说，是等离子体的jet,那个就更不靠谱了,等离子体可是要上万度啊。。。
% j! d# n9 `; U4 X+ w. z8 F3 m7 N6 z, _9 @7 e
会制作charge不意味着他们真明白charge,其实会DIY做charge的人很多（甚至，包括美伊战争中，美国人受伊拉克的路边炸弹之苦很深，后来发现伊拉克人手制炸弹用到了空心聚能原理）。但真明白物理机制的非常少，只有那些专门搞这方面研究，接触第一手实验资料以及很深入了解相关理论的才知道。6 M" ]+ }! ~' M" l/ `# Q
. r8 _# q# a0 F
基本上我见过的科普电视节目要么就没说jet到底是什么，要么就说错了，这也是很有意思的现象，或许这跟这个东西的保密性有关。
$ @! s: M6 s* ]% E4 a1 m
3 u# v# ]: X4 K* Y2 V7 `9 B8 J' c不过，刚刚查了下Wikipedia,发现那里说法是基本正确的。! }0 Q4 d7 e1 P- {- s2 G* @6 H4 I( ]

* I6 g( e& J- r# p; e, z维基（http://en.wikipedia.org/wiki/Shaped_charge）说：* R; f  m6 t. k+ U
The immense pressure makes the metal flow like a liquid, though x-ray diffraction has shown the metal stays solid; one of the theories explaining this behavior proposes molten core and solid sheath of the jet.
* W% L+ M9 N$ H, v+ v, e: U
2 }. N) W7 E& e/ N, q
从这点上来看，维基可信度还是很高的，赞维基
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不过这东西也发展了60年了，因此最近二三十年原理解密的比较多了，文献也比较多了，所以这些原理我可以在这里科普出来而没有问题。不过，我必须确保这里讲到的，一定全都是有公开发表的文献可查的，而且一定要给出文献，免得麻烦，这也让我写这个科普有点累，呵呵。
作者: 不爱吱声    时间: 2012-4-18 22:29
本帖最后由 不爱吱声 于 2012-4-18 08:35 编辑
3 u( B4 e/ A( C3 r) R! X& |
sduivy 发表于 2012-4-18 02:51 7 c  X) k8 f' _; c- m
能介绍下这张X射线图的相关内容不？譬如X射线的能量范围？还有这个靶的尺寸之类的？这个是高速相机拍摄的 ...
+ a/ D# c! F+ Y, q5 a- `3 P
- m8 R# x0 ~' g
给你个例子吧：
6 r  n5 M) q" w$ @; {4 x600KV,曝光时间0.2微妙& F7 F: r6 B3 D5 w/ E
& g3 d. n; n% Q. {7 S  Z! _/ V& n6 Z
太详细的信息就不提供了
作者: 孙星星    时间: 2012-4-19 22:04
科普的好文章啊.赞一把.
作者: 小剪子    时间: 2012-5-2 07:39
偶的感觉是如果炸药填满不留空隙，那么只能四处发泄。留了空腔后，能量会集中向可以流向的地方。
作者: 晚稻米    时间: 2012-5-23 22:34
90年代中期在一本杂志上看到过有关这种金属药罩的文章.
5 t- e+ K- {% k8 X; ^6 h9 l名字好像是国外科技动态.
作者: 空山小径    时间: 2012-5-24 11:41
跟着老大学习
作者: MacArthur    时间: 2012-6-1 00:43
包子 发表于 2012-4-17 01:08
, W% |. d8 c1 r! T* J% D/ w关于黄金药罩不是故事，而是听闻某军工厂子弟的对该厂的介绍，这批弹药的生产十分严密，各个环节都有军代表 ...
0 N" x9 [  `( E: _
黄金药罩？被这样的破甲弹打死会不会很幸福？. T8 b9 Y. i% O8 v2 V
6 ?! ~1 H. Z1 ?* }" E% |# R

/ m! [. ~2 C" u$ [2 w
作者: qiutian    时间: 2013-1-1 14:02
我理解：总体思想是有限的口径下实现更大的穿甲效果。装药爆炸后锥底成为射流的尖端，锥口成为最后的部分(这个过程是可塑型变过程)，直白来讲，最终形成的类似于一个次口径的钨芯穿甲蛋，在装甲级近的距离内利用爆炸的高速来击穿装甲(比喻可能不太恰当)
作者: baicj    时间: 2013-1-4 17:47
想到小时候看的一本小册子，里面的主人公叫陈火金，研究爆炸焊接的，好像原理差不多
作者: 齐若散    时间: 2013-1-5 00:20
看着挺有意思，且等下回分解。
作者: 不爱吱声    时间: 2013-1-9 21:12
baicj 发表于 2013-1-4 03:47 6 ?. B$ j& |6 _
想到小时候看的一本小册子，里面的主人公叫陈火金，研究爆炸焊接的，好像原理差不多 ...

3 P* T: R! n7 b1 C原理类似，具体设计细节大不同。
作者: 石榴    时间: 2013-1-21 15:50
不爱吱声 发表于 2013-1-9 21:12
; l6 s4 d6 v  B7 L6 v6 y原理类似，具体设计细节大不同。

& |) u/ l/ S4 A获得国家最高科学技术奖的郑哲敏院士做的是这个领域吗？
作者: njyd    时间: 2013-6-22 00:41
这边也是坑？可以放水养鱼了。5 H5 `; Q3 S' c% b6 @2 m0 w
　　套用一段歌词：有炸药时不会玩，稍会一点了又没了炸药。6 w* D* p/ }: C7 s1 t# p' H: G
　　插队时硝铵炸药、雷管都很容易搞到，那时真是一点也不懂。
  |6 C% s9 E' ^# z4 u　　说到雷管，在工程队时有一段时间需要炸冻土，经常出现哑炮。队上的技术员（还没有工程师）认为是电池内阻太大引不着雷管，要借我的万用表说用电阻档测电池内阻。我们全队只有我有一块万用表，还是私人的。我说电池内阻不是这样量的，这样量会烧坏表他就是不信。反正我是坚决不让他这样量，但同意检查电雷管，还真找隙几个不通的，检查后再无哑炮。& c  r& j9 v" \( W6 V! @
作者: qiutian    时间: 2013-6-23 16:00
催促填坑呀!
作者: asldfjowjflsfsf    时间: 2013-10-19 20:33
不爱吱声 发表于 2012-3-30 14:42 # w% C. m( [" x2 m9 C* U% x
空腔聚能与金属射流(二) , t/ I# G: L% {" E

+ y1 B8 `+ D2 l上节我们给大家详细讲述了“门罗效应”。
5 M1 z7 A7 b3 X. r7 p9 C8 e# K2 \
锥形罩底部是大圈，先到达钢板，钢板中心受到横向的应力变得很硬，然后被锥形顶端纵向的压力一拍，碎了。猜的对不？
作者: njyd    时间: 2015-3-21 23:52
坑啊坑，  @不爱吱声# g/ m- K; Q* c( x
作者: fish97    时间: 2015-3-22 07:24
njyd 发表于 2013-6-22 00:41
5 s7 S+ Q# Q9 n3 l+ a9 e这边也是坑？可以放水养鱼了。
! r7 t, z* X  R) O( V( p- q　　套用一段歌词：有炸药时不会玩，稍会一点了又没了炸药。
2 d8 ~6 p- \4 h/ C　　插队时硝铵 ...
+ w  U( U/ F) U, q: C% K4 }" l  T
用万用表检查雷管，太冒险了，你不怕把雷管引爆呀？尤其是老式指针式表。
作者: njyd    时间: 2015-3-23 00:36
fish97 发表于 2015-3-22 07:24
8 A$ o  q& V. S" ]0 g3 W用万用表检查雷管，太冒险了，你不怕把雷管引爆呀？尤其是老式指针式表。 ...

  q8 `0 m6 k9 `' s9 u) [　　当时我们引爆用四节一号电池串联，万用表内是一节1.5V,用X100档量还等于串了1.5K的电阻，等于给雷管降压百分之九十以上。/ a$ @* \$ G8 L7 Y  K9 t
　　不过这样俺还是有点担心，把雷管放在2cm厚的铺板后面量的。



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