一种低毁伤玻璃切割器的实验研究

肖 勇，彭加斌，李哲雨，张建峰



一种低毁伤玻璃切割器的实验研究

肖 勇，彭加斌，李哲雨，张建峰

（陕西应用物理化学研究所，陕西西安，710061）

为获得一种低毁伤玻璃切割器，通过模拟毁伤实验，采用3种不同装药结构的玻璃切割器分别对车辆用双层夹胶玻璃（长2.0m×高1.5m×厚9.0mm）进行切割。实验结果显示：A型切割器能切割掉双层夹胶玻璃，但对人员造成的伤害较大；B型切割器的毁伤性最小，但未能切割掉双层夹胶玻璃；C型切割器不仅能切割掉双层夹胶玻璃，同时对人员毁伤性较小。

切割器；车辆玻璃；聚能切割索；火药；毁伤

在反劫持作战行动中，能否“快速破障突入”是反劫持行动成败的关键，而车辆玻璃门窗是突入的首选。目前我国自动车辆的前挡风玻璃均使用符合《汽车安全玻璃的尺寸、形状及外观》（GB/T 17340-1998）要求的双层夹胶玻璃，这种玻璃强度高，不易破碎。在反劫持作战中，若对双层夹胶玻璃采用砸、劈式的机械破拆办法，很难达到“快速破障突入”的目的，菲律宾“8.23”劫持人质事件便是一个很好的例证。国内某公司研发出了一种能快速切割前挡风玻璃（即双层夹胶玻璃）的产品，但由于其炸药装药量较大，对被劫持人员有较大的伤害性。因此，反恐用车辆玻璃切割器必须具备以下双重功能：既要能对夹胶玻璃实现快速切割，又要对人员（包括车内人质和车外营救人员）具有尽量小的伤害，即这类产品应该具有低毁伤性。本研究采用3种切割器分别对符合GB/T 17340- 1998要求的车辆常用的双层夹胶玻璃进行切割，同时在不同位置放置活体以模拟人员伤害情况。

1 实验

1.1 实验器材

A型车辆玻璃切割器：装有聚能切割索，10g/m，外覆橡胶载体；B型车辆玻璃切割器：仅装有聚能切割索，5.4g/m；C型车辆玻璃切割器：装有聚能切割索，5.4g/m，同时还装有某种火药条状物，其线密度为10g/m。车辆用双层夹胶玻璃（长2m×高1.5m×厚9mm）、双层夹胶玻璃支架（仿车辆挡风窗尺寸制作）、25m导线、起爆仪、兔子笼、活兔子、蜂窝纸板（长1m×高2m×厚10mm）、噪音测试仪、冲击波超压测试仪等。

1.2 实验方法

车辆玻璃切割器的毁伤性主要体现在以下几个方面：（1）爆炸产生的冲击波对人员的伤害；（2）爆炸时产生的飞散物对人员的伤害；（3）爆炸时产生的噪音对人员的伤害；（4）爆炸对目标物（即双层夹胶玻璃）的切割效果。考虑到实验的针对性和实战性，因此在爆炸瞬间对突击队员和乘客所处的典型部位进行针对性监测。本实验采用模拟实验方法，监测项目有：（1）不同位置爆炸噪音强度；（2）不同位置动物的损伤情况；（3）不同位置的爆炸飞散物情况。具体实验方案见图1。将车辆用双层夹胶玻璃（长2m×高1.5m×厚9mm）安装于玻璃支架上，然后将某型号的车辆玻璃切割器贴附在玻璃的表面上。按图1所示实验方案，将相关实验物品摆放到位并予以适当固定。起爆仪通过25m导线与某型号的车辆玻璃切割器相连接，最后实验人员在掩体中起爆，观察实验效果。

图1 实验方案

Fig.1 Experimental formula

2 实验结果与分析

2.1 车辆玻璃切割器对双层夹胶玻璃的毁伤情况

采用A型、B型和C型3种车辆玻璃切割器分别对同种规格的车辆用双层夹胶玻璃进行切割（即毁伤），具体情况见图2。实验结果显示，除B型没有切割成功外，其它型号的车辆玻璃切割器均切割成功，达到了技战术要求的毁伤效果。

图2 不同车辆玻璃切割器对双层夹胶玻璃的毁伤情况

分析实验结果：A型有足够的毁伤能力，主要是其聚能切割索的装药量较大，反之，炸药装药量较小的B型车辆玻璃切割器（几乎为A型一半）对双层夹胶玻璃的毁伤程度不够，导致切割失败。但所用的聚能切割索与B型完全相同的C型，却能成功切割双层夹胶玻璃，原因主要是与其自身新型装药结构有关。该新型装药结构采用聚能切割索加高燃速火药复合装药。实验研究表明，当炸药装药量为5.4g/m时，聚能切割器切割9mm厚的双层夹胶钢化玻璃失败，但与聚能切割索对应的两侧玻璃已经被粉化并飞出，只剩下裸露的高分子膜。这是因为爆生气体作用在膜上的压力不够且作用时间很短，加上膜具有很高的塑性和延展性，因此没有被撕破，从而导致切割失败。如果聚能切割索前方有高燃速的火药，火药被聚能射流点燃，由于火药的燃速低于爆炸冲击波速度及爆炸产生的高压气体瞬间膨胀速度，因此，火药在高压环境下快速燃烧产生的高温火焰紧随聚能切割索爆炸产生的气体之后，并作用在其裸露的膜上，将膜烧裂开，从而完成对膜的切割。

2.2 不同位置爆炸噪音强度

采用A型、B型和C型3种车辆玻璃切割器对同种规格的车辆用双层夹胶玻璃进行切割，在不同位置检测到的爆炸噪音强度见表1。

表1 不同车辆玻璃切割器爆炸时在不同位置测得的噪音强度

Tab.1 Noise intensity of different position during detonation of different type of cutter

表1实验结果显示：（1）A型切割器爆炸时，总体噪音强度明显高于B型和C型，而B型和C型对应个点的爆炸噪音强度基本相当。这说明爆炸噪音强度与聚能切割索的米装药量呈正相关性，与有无火药没有关系。（2）车内正前方1m处的噪音强度高于车外正前方1m处，车辆外正前方1m处均高于车辆外左右侧。这说明爆炸噪音强度分布是有区域性的。参照有关专业文献，噪音强度超过115dB时会对暴露人员造成耳聋。因此，处于相同位置的作战队员和被营救人员被A型车辆玻璃切割器产生的爆炸噪音伤害的可能性较大，而其它两种B型和C型则造成伤害的可能性较小。因此，施救和被施救人员应尽量避免处于噪音强度高的区域，以减少爆炸噪音对身体的伤害。

2.3 不同位置爆炸冲击波强度

表2为A型、B型和C型3种车辆玻璃切割器对同种规格的车辆用双层夹胶玻璃进行切割（即毁伤）时，在不同位置检测到的爆炸冲击波超压值。

表2 不同车辆玻璃切割器爆炸时在不同位置测得的冲击波超压

Tab.2 Positive pressure of shock wave tested from different position during detonation of different type of cutter

表2实验结果显示：（1）A型切割器爆炸时，在对应不同测试点，总体冲击波超压值高于B型和C型5倍以上，而B型和C型对应个点的爆炸冲击波超压值基本相当。这说明爆炸冲击波超压值与聚能切割索的米装药量呈正相关性，与有无火药没有关系。（2）车内冲击波超压值要高于车外。这说明爆炸冲击波超压值分布是有区域性的。人员应尽量避免处于爆炸冲击波超压值高的区域，以减少爆炸冲击波对身体的伤害。参照有关专业文献，冲击波超压对暴露人员最轻微的伤害值应为0.02MPa以上，因此，处于相同位置的作战队员和被营救人员被A型车辆玻璃切割器产生的冲击波超压造成的伤害可能性较大，而B型和C型造成伤害的可能性较小。

2.4 不同位置爆炸飞散物的毁伤情况

表3为A型、B型和C型3种车辆玻璃切割器对同种规格的车辆用双层夹胶玻璃进行切割（即毁伤）时，对不同位置纸板的毁伤情况。

表3 不同车辆玻璃切割器爆炸时对在不同位置纸板的毁伤情况

Tab.3 Damage on cardboard of different position during detonation of different cutters

表3实验结果显示：（1）A型切割器爆炸时，在对应不同测试点，总体爆炸飞散物数量和冲击强度均高于B型和C型，而B型和C型对应个点的爆炸冲击波超压值基本相当。说明爆炸飞散物数量和冲击强度与聚能切割索的米装药量呈正相关性，与有无火药没有关系。（2）车内爆炸飞散物数量和冲击强度要高于车外。这说明爆炸飞散物数量和冲击强度分布是有区域性的。人员应尽量避免处于爆炸飞散物数量和冲击强度高的区域，以减少爆炸飞散物对身体的伤害。参照有关专业文献，爆炸飞散物如穿透纸板，则会对人员造成直接机械伤害。因此，处在相同位置的作战队员和被营救人员被A型车辆玻璃切割器产生的爆炸飞散物造成的伤害可能性较大，而B型和C型则造成伤害的可能性较小（只要能避开车内正前方1m处和车外产品的左侧处）。

2.5 不同位置小白兔的毁伤情况

表4为A型、B型和C型3种车辆玻璃切割器对同种规格的车辆用双层夹胶玻璃进行切割（即毁伤）时，对在不同位置活兔子的毁伤情况。

表4 不同车辆玻璃切割器爆炸时对在不同位置活兔子的毁伤情况

Tab.4 Damage on live rabbits of different position during detonation of different cutters

表4实验结果显示：（1）A型切割器爆炸时，在对应不同测试点，实验中小白兔有2个发生死亡，其它小白兔均有受惊吓现象，而B型和C型实验中没有小白兔明显受伤，只是受到短时间惊吓。这说明B型和C型对小白兔综合毁伤情况基本相当。（2）爆炸产生的综合毁伤在车内要大于车外，有其分布的区域性。人员应尽量避免处于爆炸综合毁伤强度高的区域，以减少对身体的伤害。因此，处在相同位置的作战队员和被营救人员被A型车辆玻璃切割器产生的综合伤害的可能性较大，而其它两种B型和C型则造成伤害的可能性较小。

3 结论

从3种车辆玻璃切割器的毁伤效果看，A型的毁伤性最强，它不仅能切割双层夹胶玻璃，还能对人员造成很大伤害。B型的毁伤性最小，以至于它没有具备快速切割双层夹胶玻璃的毁伤功能，从某种意义上说，它还不是一种针对双层夹胶玻璃的切割器。C型切割器具有快速切割双层夹胶玻璃的毁伤功能，同时对人员毁伤性与B型几乎相同。因此，C型切割器是一种真正意义上的低毁伤车辆玻璃切割器。它为我国乃至世界反恐作战提供了一种新型的快速破障工具，具有重要的社会效益。

[1] 李志强,赵隆茂,刘晓明,赵勇刚. 微爆索线型切割某战斗机舱盖的研究[J]. 航空学报, 2008(04): 1 049-1 054.

[2] 景振禹,张双计.油气井特种爆破技术[J].工程爆破,2003 (01):32-38.

[3] 廖明清.花岗岩的黑火药爆炸切割技术[J].工程爆破,1996 (02):48-52.

[4] 段卓平,恽寿榕,洪兵,张锦云.耐高温柔性切割索的实验研究[J].兵工学报,1995(04):57-61.

[5] 姚小虎,韩强,刘晓明,黄小清,赵隆茂. 微爆索切割航空有机玻璃的研究[J].航空学报,2006(01):152-156.

[6] 李苗苗. 高能固体推进剂燃速数值模拟[D].南京:南京理工大学,2009.

[7] 杨力,周翔,顾月兵,刘好全. 线性聚能切割器切割钢板的实验研究[J].工程爆破, 2003(02):19-22.

[8] 颜事龙,王尹军,王昌建.水下爆炸切割钢板的试验研究[J]. 爆破器材,2004(02):26-28.

Experimental Study on A Low Damage Glass Cutter

XIAO Yong，PENG Jia-bin，LI Zhe-yu，ZHANG Jian-feng

(Shaanxi Applied Physics and Chemistry Research Institute, Xi’an , 710061)

To obtain the glass cutter with low damage, three types of glass cutter were selected to cut double-deck laminated glass (length 2m * height 1.5m * thickness 9mm) for vehicles, according to simulation damage experiment. The experiment result shows that the type A cutter can accomplish cutting, while causes bad damage to people, type B cutter has the lowest damage, but it cannot finish cutting, type C can not only accomplish cutting, but also has low damage to people.

Cutter；Vehicle glass；Jet cutting cord；Propellant；Damage

1003-1480（2016）05-0006-04

TJ45+9

A

2016-07-17

肖勇（1968-），男，高级工程师，主要从事民用爆破器材的研究。