（一）射流发生装置的设计原则

试验装置的合理化设计是提高切割效率、保证过程安全的前提条件，除应明确作业范围和发展方向外，在技术方面要特别重视磨料水射流的压力、流量、功率等因素的合理匹配，注意系统中喷头自进效果与管路中压力损失以及喷嘴的技术与质量等重要设计原则。

（1）确定压力范畴，提高切割安全性。

目前，根据高压水射流的出口压力和处理介质的不同，大致可分为超高压和高压两个领域。超高压领域的处理对象一般为金属、石材等硬质材料，通常是大于300 MPa的超高压，而且为了加快切割速度，水中必须添加特定粒度的石榴石等磨料。而高压领域的处理对象一般为软质附着物，如管道中的污垢等，需要的压力通常较低，且不需要添加磨料。高压水射流冲击爆炸物时，主要通过冲击动能进行作用，是一种绝热压缩伴随冲蚀切割，从这个角度讲，高压水射流的“排爆”过程可以归为高压领域。在冲击过程中，水流充当润滑剂抑制了热点的产生和成长，从而降低了冲击感度。根据爆炸物主装药的抗压强度和冲击感度，以及壳体的受压变形情况，所需要的压力通常应小于140 MPa，且切割介质根据需要可以为磨料射流，也可以为纯水射流。

（2）压力、流量与功率的合理匹配。

当水射流的滞止压力大于抗压强度时，才能在爆炸物表面产生有效破坏，而且这种破坏通常以单位表面断裂能这种能量形式表现。试验证明，当压力达到破坏条件时，若想大幅度提高破坏效果，必须提高水射流的流量，这时单纯压力的提高就变成次要条件。因此，二者对切割效果的影响有很大区别。由流体力学原理可知，提高射流的压力和流量均能提高射流的功率，且二者都与功率成正比。在实际工程应用中，试验装置处于额定功率，只有正确选定压力和流量才能充分发挥高压设备的效能。

（3）满足日后扩展试验要求，以建立现场快速处理系统为目标。

不同含能材料的性质各异，即使爆炸物也分为不同类型，因此在设计该系统时，需要考虑以后针对不同处理对象的拓展性试验。特别是在出水压力的调节以及切割件大小的安装面上必须留有足够的空间，并保留不同粒度磨料混合式装置的安装位置等，便于以后拓展弹药处废等多种作业。对于爆炸物内部温度变化、压力变形的监控上也要在软硬件方面预留适当位置。此外，还必须构想该设备今后模块化的发展方向，一旦可行，势必将大大节约时间并降低危险性，这对提高部队战斗力具有重要意义。

（二）综合性能指标分析(www.daowen.com)

要使排爆机器人达到或接近大型机器人的作业能力和地形适应能力，首先需要分析影响机器人底盘性能的几个关键指标和机器人必须具备的几项特征，因为指标数据是衡量机器人性能的最直观方式。影响机器人性能的关键指标如下。

1.行走性能指标

地面排爆机器人代替人类完成危险作业，需要具有较强的运动能力，包括地形适应能力、运动速度、运动灵活性等，其中以地形适应能力最为重要。大量的任务环境位于汽车底部、铁轨、废墟、建筑物的楼层内、城市草地、会场座椅下、飞机机舱等非结构化地形，因此需要小型排爆排险机器人具备较强的地面适应性能，以顺利越过各种崎岖地形和各种障碍物。所以，地形适应能力是机器人的一项重要运动性能指标，其次才是运动速度。在爆炸物处置现场，通常要求人员与爆炸物保持80 m左右的安全距离，机器人通过这段距离的时间不能过长，这就要求其要有足够的运动速度。因为在接近爆炸物和转移爆炸物的时候要尽可能地平缓运动，所以还需要有较好的低速性能。最后是运动灵活性，机器人在各种狭窄地形的运动灵活性好坏直接决定了其运动性能好坏。

2.作业性能指标

作业性能指标包括机械手性能、侦查性能、负载能力、连续工作时间等。首先，机械手性能是决定机器人作业能力的重要因素，良好的机械手应能够完成抓取和搬运，甚至开门、扭动开关等多种任务；其次是侦查性能，包括摄像机数目、是否有变焦功能、是否带照明光源、是否有夜视能力等，它决定着机器人的观察、判断能力；再次是负载能力，在执行救援、重物搬运等任务时，需要机器人具有较强的负载、拖拽以及安装、搭载设备的能力；最后是连续工作时间，大部分任务需要机器人至少连续工作2 h，如果是特别复杂的任务需要更长的连续工作时间，因此需要机器人携带大容量电池组。

针对爆炸物的特性和以上的设计原则，设计开发的排爆机器人的工作示意图，如图3.15所示。根据《JB/T 8093—1999高压水射流设备》的标准配置，该设备可以满足野外环境需要，具有轻便机动、稳定可靠等特性，各组成部分采用分体式设计，通过快速接头连接（包括电机和高压泵），下面分别介绍其具体选型情况。

图3.15　磨料水射流排爆机器人的工作示意图