爆発を利用した水液滴の急速散布手法の開発と活用

【研究の目的】火薬類の爆発で生じる爆風被害を低減するため、緩衝材として水液滴を用いる有効性や低減メカニズムが研究されてきているが、爆発に合わせてどのように水液滴を投与するかは十分に考慮されていない。申請者は、火薬の爆発によって水塊を加速し微粒化することで水液滴を急速に散布する、新たな手法を提案する。現象を準一次元流れとする独自の実験系を用いて、爆発で飛散する水塊の挙動を評価し、微粒化メカニズムを解明して、水液滴の特性を制御する方法を探索する。また、本手法で生成する水液滴を爆風低減に用い、効果を実証する。【本年度の成果】本年度は爆発で急加速する水塊を光学的に観測し、その挙動を評価する実験を実施した。矩形断面アクリル管に水を充填し、爆薬レンズで平面化した爆発生成ガスで加速される水塊の界面を高速度カメラで撮影した。水-爆薬の質量比が大きい場合には、水塊-空気界面が次第に平面性を失い、微粒化する兆候を観察することができた。一方で、アクリル管内を伝播する圧力波が予想以上に可視化画像に現れ、水-爆薬の質量比が小さい場合や、水-爆発生成ガス界面の挙動、および微粒化した水液滴を観察することは困難であった。そのため、目標としていた、水-爆薬の質量比が微粒化に及ぼす影響や、爆発で生成される水液滴の性状評価には至っていない。今後は、アクリル管内の圧力波が視野内に到達する前に現象を観察することを計画しており、本年度取得したデータを基に実験系の改設計を行った。

【研究の目的】火薬類の爆発で生じる爆風被害を低減するため、緩衝材として水液滴を用いる有効性や低減メカニズムが研究されてきているが、爆発に合わせてどのように水液滴を投与するかは十分に考慮されていない。申請者は、火薬の爆発によって水塊を加速し微粒化することで水液滴を急速に散布する、新たな手法を提案する。現象を準一次元流れとする独自の実験系を用いて、爆発で飛散する水塊の挙動を評価し、微粒化メカニズムを解明して、水液滴の特性を制御する方法を探索する。また、本手法で生成する水液滴を爆風低減に用い、効果を実証する。【本年度の成果】本年度は爆発で急加速する水塊を光学的に観測し、その挙動を評価する実験を実施した。矩形断面アクリル管に水を充填し、爆薬レンズで平面化した爆発生成ガスで加速される水塊の界面を高速度カメラで撮影した。水-爆薬の質量比が大きい場合には、水塊-空気界面が次第に平面性を失い、微粒化する兆候を観察することができた。一方で、アクリル管内を伝播する圧力波が予想以上に可視化画像に現れ、水-爆薬の質量比が小さい場合や、水-爆発生成ガス界面の挙動、および微粒化した水液滴を観察することは困難であった。そのため、目標としていた、水-爆薬の質量比が微粒化に及ぼす影響や、爆発で生成される水液滴の性状評価には至っていない。今後は、アクリル管内の圧力波が視野内に到達する前に現象を観察することを計画しており、本年度取得したデータを基に実験系の改設計を行った。