肖 勇，彭加斌，李哲雨，張建峰

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一種低毀傷玻璃切割器的實驗研究

肖 勇，彭加斌，李哲雨，張建峰

（陜西應(yīng)用物理化學(xué)研究所，陜西西安，710061）

為獲得一種低毀傷玻璃切割器，通過模擬毀傷實驗，采用3種不同裝藥結(jié)構(gòu)的玻璃切割器分別對車輛用雙層夾膠玻璃（長2.0m×高1.5m×厚9.0mm）進行切割。實驗結(jié)果顯示：A型切割器能切割掉雙層夾膠玻璃，但對人員造成的傷害較大；B型切割器的毀傷性最小，但未能切割掉雙層夾膠玻璃；C型切割器不僅能切割掉雙層夾膠玻璃，同時對人員毀傷性較小。

切割器；車輛玻璃；聚能切割索；火藥；毀傷

在反劫持作戰(zhàn)行動中，能否“快速破障突入”是反劫持行動成敗的關(guān)鍵，而車輛玻璃門窗是突入的首選。目前我國自動車輛的前擋風(fēng)玻璃均使用符合《汽車安全玻璃的尺寸、形狀及外觀》（GB/T 17340-1998）要求的雙層夾膠玻璃，這種玻璃強度高，不易破碎。在反劫持作戰(zhàn)中，若對雙層夾膠玻璃采用砸、劈式的機械破拆辦法，很難達(dá)到“快速破障突入”的目的，菲律賓“8.23”劫持人質(zhì)事件便是一個很好的例證。國內(nèi)某公司研發(fā)出了一種能快速切割前擋風(fēng)玻璃（即雙層夾膠玻璃）的產(chǎn)品，但由于其炸藥裝藥量較大，對被劫持人員有較大的傷害性。因此，反恐用車輛玻璃切割器必須具備以下雙重功能：既要能對夾膠玻璃實現(xiàn)快速切割，又要對人員（包括車內(nèi)人質(zhì)和車外營救人員）具有盡量小的傷害，即這類產(chǎn)品應(yīng)該具有低毀傷性。本研究采用3種切割器分別對符合GB/T 17340- 1998要求的車輛常用的雙層夾膠玻璃進行切割，同時在不同位置放置活體以模擬人員傷害情況。

1 實驗

1.1 實驗器材

A型車輛玻璃切割器：裝有聚能切割索，10g/m，外覆橡膠載體；B型車輛玻璃切割器：僅裝有聚能切割索，5.4g/m；C型車輛玻璃切割器：裝有聚能切割索，5.4g/m，同時還裝有某種火藥條狀物，其線密度為10g/m。車輛用雙層夾膠玻璃（長2m×高1.5m×厚9mm）、雙層夾膠玻璃支架（仿車輛擋風(fēng)窗尺寸制作）、25m導(dǎo)線、起爆儀、兔子籠、活兔子、蜂窩紙板（長1m×高2m×厚10mm）、噪音測試儀、沖擊波超壓測試儀等。

1.2 實驗方法

車輛玻璃切割器的毀傷性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）爆炸產(chǎn)生的沖擊波對人員的傷害；（2）爆炸時產(chǎn)生的飛散物對人員的傷害；（3）爆炸時產(chǎn)生的噪音對人員的傷害；（4）爆炸對目標(biāo)物（即雙層夾膠玻璃）的切割效果。考慮到實驗的針對性和實戰(zhàn)性，因此在爆炸瞬間對突擊隊員和乘客所處的典型部位進行針對性監(jiān)測。本實驗采用模擬實驗方法，監(jiān)測項目有：（1）不同位置爆炸噪音強度；（2）不同位置動物的損傷情況；（3）不同位置的爆炸飛散物情況。具體實驗方案見圖1。將車輛用雙層夾膠玻璃（長2m×高1.5m×厚9mm）安裝于玻璃支架上，然后將某型號的車輛玻璃切割器貼附在玻璃的表面上。按圖1所示實驗方案，將相關(guān)實驗物品擺放到位并予以適當(dāng)固定。起爆儀通過25m導(dǎo)線與某型號的車輛玻璃切割器相連接，最后實驗人員在掩體中起爆，觀察實驗效果。

圖1 實驗方案

Fig.1 Experimental formula

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 車輛玻璃切割器對雙層夾膠玻璃的毀傷情況

采用A型、B型和C型3種車輛玻璃切割器分別對同種規(guī)格的車輛用雙層夾膠玻璃進行切割（即毀傷），具體情況見圖2。實驗結(jié)果顯示，除B型沒有切割成功外，其它型號的車輛玻璃切割器均切割成功，達(dá)到了技戰(zhàn)術(shù)要求的毀傷效果。

圖2 不同車輛玻璃切割器對雙層夾膠玻璃的毀傷情況

分析實驗結(jié)果：A型有足夠的毀傷能力，主要是其聚能切割索的裝藥量較大，反之，炸藥裝藥量較小的B型車輛玻璃切割器（幾乎為A型一半）對雙層夾膠玻璃的毀傷程度不夠，導(dǎo)致切割失敗。但所用的聚能切割索與B型完全相同的C型，卻能成功切割雙層夾膠玻璃，原因主要是與其自身新型裝藥結(jié)構(gòu)有關(guān)。該新型裝藥結(jié)構(gòu)采用聚能切割索加高燃速火藥復(fù)合裝藥。實驗研究表明，當(dāng)炸藥裝藥量為5.4g/m時，聚能切割器切割9mm厚的雙層夾膠鋼化玻璃失敗，但與聚能切割索對應(yīng)的兩側(cè)玻璃已經(jīng)被粉化并飛出，只剩下裸露的高分子膜。這是因為爆生氣體作用在膜上的壓力不夠且作用時間很短，加上膜具有很高的塑性和延展性，因此沒有被撕破，從而導(dǎo)致切割失敗。如果聚能切割索前方有高燃速的火藥，火藥被聚能射流點燃，由于火藥的燃速低于爆炸沖擊波速度及爆炸產(chǎn)生的高壓氣體瞬間膨脹速度，因此，火藥在高壓環(huán)境下快速燃燒產(chǎn)生的高溫火焰緊隨聚能切割索爆炸產(chǎn)生的氣體之后，并作用在其裸露的膜上，將膜燒裂開，從而完成對膜的切割。

2.2 不同位置爆炸噪音強度

采用A型、B型和C型3種車輛玻璃切割器對同種規(guī)格的車輛用雙層夾膠玻璃進行切割，在不同位置檢測到的爆炸噪音強度見表1。

表1 不同車輛玻璃切割器爆炸時在不同位置測得的噪音強度

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

表1實驗結(jié)果顯示：（1）A型切割器爆炸時，總體噪音強度明顯高于B型和C型，而B型和C型對應(yīng)個點的爆炸噪音強度基本相當(dāng)。這說明爆炸噪音強度與聚能切割索的米裝藥量呈正相關(guān)性，與有無火藥沒有關(guān)系。（2）車內(nèi)正前方1m處的噪音強度高于車外正前方1m處，車輛外正前方1m處均高于車輛外左右側(cè)。這說明爆炸噪音強度分布是有區(qū)域性的。參照有關(guān)專業(yè)文獻，噪音強度超過115dB時會對暴露人員造成耳聾。因此，處于相同位置的作戰(zhàn)隊員和被營救人員被A型車輛玻璃切割器產(chǎn)生的爆炸噪音傷害的可能性較大，而其它兩種B型和C型則造成傷害的可能性較小。因此，施救和被施救人員應(yīng)盡量避免處于噪音強度高的區(qū)域，以減少爆炸噪音對身體的傷害。

2.3 不同位置爆炸沖擊波強度

表2為A型、B型和C型3種車輛玻璃切割器對同種規(guī)格的車輛用雙層夾膠玻璃進行切割（即毀傷）時，在不同位置檢測到的爆炸沖擊波超壓值。

表2 不同車輛玻璃切割器爆炸時在不同位置測得的沖擊波超壓

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

表2實驗結(jié)果顯示：（1）A型切割器爆炸時，在對應(yīng)不同測試點，總體沖擊波超壓值高于B型和C型5倍以上，而B型和C型對應(yīng)個點的爆炸沖擊波超壓值基本相當(dāng)。這說明爆炸沖擊波超壓值與聚能切割索的米裝藥量呈正相關(guān)性，與有無火藥沒有關(guān)系。（2）車內(nèi)沖擊波超壓值要高于車外。這說明爆炸沖擊波超壓值分布是有區(qū)域性的。人員應(yīng)盡量避免處于爆炸沖擊波超壓值高的區(qū)域，以減少爆炸沖擊波對身體的傷害。參照有關(guān)專業(yè)文獻，沖擊波超壓對暴露人員最輕微的傷害值應(yīng)為0.02MPa以上，因此，處于相同位置的作戰(zhàn)隊員和被營救人員被A型車輛玻璃切割器產(chǎn)生的沖擊波超壓造成的傷害可能性較大，而B型和C型造成傷害的可能性較小。

2.4 不同位置爆炸飛散物的毀傷情況

表3為A型、B型和C型3種車輛玻璃切割器對同種規(guī)格的車輛用雙層夾膠玻璃進行切割（即毀傷）時，對不同位置紙板的毀傷情況。

表3 不同車輛玻璃切割器爆炸時對在不同位置紙板的毀傷情況

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

表3實驗結(jié)果顯示：（1）A型切割器爆炸時，在對應(yīng)不同測試點，總體爆炸飛散物數(shù)量和沖擊強度均高于B型和C型，而B型和C型對應(yīng)個點的爆炸沖擊波超壓值基本相當(dāng)。說明爆炸飛散物數(shù)量和沖擊強度與聚能切割索的米裝藥量呈正相關(guān)性，與有無火藥沒有關(guān)系。（2）車內(nèi)爆炸飛散物數(shù)量和沖擊強度要高于車外。這說明爆炸飛散物數(shù)量和沖擊強度分布是有區(qū)域性的。人員應(yīng)盡量避免處于爆炸飛散物數(shù)量和沖擊強度高的區(qū)域，以減少爆炸飛散物對身體的傷害。參照有關(guān)專業(yè)文獻，爆炸飛散物如穿透紙板，則會對人員造成直接機械傷害。因此，處在相同位置的作戰(zhàn)隊員和被營救人員被A型車輛玻璃切割器產(chǎn)生的爆炸飛散物造成的傷害可能性較大，而B型和C型則造成傷害的可能性較小（只要能避開車內(nèi)正前方1m處和車外產(chǎn)品的左側(cè)處）。

2.5 不同位置小白兔的毀傷情況

表4為A型、B型和C型3種車輛玻璃切割器對同種規(guī)格的車輛用雙層夾膠玻璃進行切割（即毀傷）時，對在不同位置活兔子的毀傷情況。

表4 不同車輛玻璃切割器爆炸時對在不同位置活兔子的毀傷情況

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

表4實驗結(jié)果顯示：（1）A型切割器爆炸時，在對應(yīng)不同測試點，實驗中小白兔有2個發(fā)生死亡，其它小白兔均有受驚嚇現(xiàn)象，而B型和C型實驗中沒有小白兔明顯受傷，只是受到短時間驚嚇。這說明B型和C型對小白兔綜合毀傷情況基本相當(dāng)。（2）爆炸產(chǎn)生的綜合毀傷在車內(nèi)要大于車外，有其分布的區(qū)域性。人員應(yīng)盡量避免處于爆炸綜合毀傷強度高的區(qū)域，以減少對身體的傷害。因此，處在相同位置的作戰(zhàn)隊員和被營救人員被A型車輛玻璃切割器產(chǎn)生的綜合傷害的可能性較大，而其它兩種B型和C型則造成傷害的可能性較小。

3 結(jié)論

從3種車輛玻璃切割器的毀傷效果看，A型的毀傷性最強，它不僅能切割雙層夾膠玻璃，還能對人員造成很大傷害。B型的毀傷性最小，以至于它沒有具備快速切割雙層夾膠玻璃的毀傷功能，從某種意義上說，它還不是一種針對雙層夾膠玻璃的切割器。C型切割器具有快速切割雙層夾膠玻璃的毀傷功能，同時對人員毀傷性與B型幾乎相同。因此，C型切割器是一種真正意義上的低毀傷車輛玻璃切割器。它為我國乃至世界反恐作戰(zhàn)提供了一種新型的快速破障工具，具有重要的社會效益。

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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，高級工程師，主要從事民用爆破器材的研究。