新型传爆药柱起爆能力研究.pdf

第2 9 卷第4 期 2 0 1 2 年1 2 月 爆破 B L A S T 矾G V 0 1 ．2 9N o ．4 D e c ．2 0 1 2 d o i l O ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 l 一4 8 7 X ．2 0 1 2 ． 4 ．0 2 7 新型传爆药柱起爆能力研究术 胡立双1 ’2 ，胡双启1 ”，曹雄1 ’2 1 ．中北大学化工与环境学院，太原0 3 0 0 5 1 ；2 ．山西省防火防爆安全工程技术研究中心，太原0 3 0 0 5 1 摘要 为了适应钝感弹药对传爆序列提出的新要求，综合运用炸药冲击起爆理论、有效装药理论、聚能效 应，设计了环形传爆药柱，并设计了适用于环形传爆药柱起爆的4 点和8 点同步起爆网路。利用主装药轴向 钢凹法研究了环形传爆药柱的起爆能力，并与圆柱形传爆柱进行对比。实验结果表明多点起爆条件下环形 传爆药柱的起爆能力高于圆柱形传爆药柱，8 点起爆效果优于4 点起爆效果。 关键词爆炸力学；同步网路；传爆药；起爆能力；环形 中图分类号7 I X Ⅺ6 0 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 1 2 0 4 一0 1 1 0 ～0 3 - S t u d yo nI I l i t i a t i o nC a p a c i t yo fN e wB o o s t e rP e U e t 日U 厶．s 矗u 肌9 1 ”，日UJ s h M 口昭．q 严，c A 0 尉o n 9 1 ’2 1 ．C o l l e g eo fC h e m i c a lE n 舀n e e r i n ga n dE n v i r o n m e n t ，N o r t hU n i v e r s i t yo fC h i n a ， 7 I a i y u a n0 3 0 0 51 ，C h i n a ；2 ．R e s e a r c hC e n t r eo fS h a n x iF i r ea n dE x p l o s i o nP r e v e n t i o nS a f e t y E n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y ，T a i y u a n0 3 0 0 5l ，C h i n a A b s t m c t T om e e tt h er e q u i r e m e n t so fi n s e n s i t i v e 锄m u n i t i o na g e n t i a ，a n 锄n u l a rb o o s t e rp e l l e tw a sd e s i g n e d b a s e do ns h o c ki n i t i a t i o nt h e o r y ，e 矗- e c t i V ec h a r g em e o r ya n ds h a p e dc h a r g ee f k c tt h e o T y ．F o u r - p o i n t s y n c h r o n o u se x p 1 0 8 i V ec i r c u i ta n de i g h t - p o i n t s y n c h r o n o u se x p l o s i v ec i r c u i tw e r ed e s i 驴e dr e s p e c t i v e l yt oi n i t i a t et h ea n n u l a r b o o s t e r p e U e t ．T h ei n i t i a t i o nc a p a c i t y0 ft I l ea n n u l a rb 0 0 s t e rp e l l e tw a ss t u d i e db yt h ea 】【i a l s t e e lc o n c a v ea c t c h a r g ec o m p a r e dw i t l lt l l ec y l i n 赫c a lb o o s t e rp e U e t ．R e s u l t ss h o wt h a t ，o nt h ec a s eo fm u l t i p o i n te x p l o s i v ec i r c u i t s ，t h ei n i t i a t i o n c 印a c i t yo f 舢u l a rb 0 0 s t e rp e l l e tw a sg r e a t e rt h 粕t h ec y l i n d r i c a lo n e ．E f f e c to fe i g h t p o i n t - s r 1 1 c h r o n o u se x p l 商v ec 三r - c u i tw a 8s u p e r i 伽t of b u r p o i n t - s y n c h r o n o u se x p l o s i v ec i r c u i t ． K e yw o r d s 玎脱h a I l i c so f 嘲 l o s i o n ；s y r l c h I D ∞u se 】q p l 0 8 i v ec i r c u i t ；b o o s t e r 唧l 戚v e ；i 1 1 i t i 撕o nc a p a c i t y ；踟u l a r 随着现代战场环境的日益严酷，弹药的钝感化 成为当今世界武器弹药的发展方向之一【1 2 ] 。因而 钝感弹药的发展，对引信的传爆序列提出了新的要 求，即可靠的起爆钝感弹药成为其发展的关键问题。 传统的方法是增加普通圆柱形传爆药的装药尺寸， 这就增加了武器系统的成本，所以，必须研究与其要 求相适应的高能传爆序列。要达此目标的有效途径 是研究新型传爆药装药结构，通过新结构达到减小 收稿日期2 0 1 2 一0 9 一0 4 作者简介胡立双 1 9 8 5 一 ，男，博士研究生，从事传爆药装药结构 研究， E m a i l h l s l y l 3 1 4 y a l l 0 0 ．e o m ．c n 。 基金项目“十二五”预研项目 传爆药柱的装药尺寸，保证起爆可靠性的前提下，充 分发挥主装药的性能∞1 。因此，开展传爆药装药结 构研究对于解决钝感主装药的可靠起爆、发挥主装 药陛能问题具有现实意义。 1 实验部分 1 ．1 实验方法 目前，评定炸药起爆能力的实验方法有很多 种∞1 ，例如，传爆药轴向钢凹法、主装药轴向钢凹法和 锰铜测压法等。选用主装药轴向钢凹法，该方法是利 用传爆药柱直接起爆主装药，以主装药爆炸后产生的 轴向钢凹深度来表示传爆药柱起爆能力的大小。 万方数据 第2 9 卷第4 期胡立双，胡双启，曹雄新型传爆药柱起爆能力研究 1 l l 1 ．2 实验装置 实验装置如下图1 所示。 1 一引线；2 一雷管；3 一网路盖板；4 一网路基板； 5 一传爆药；6 一小主装药；7 一大主装药；8 一鉴定块 图1多点同步起爆网路起爆的环形传爆药柱装置图 F i g ．1G m p ho f 蛐n u l a rb o o s t e ri n i t i a t e db ym u l t i - p o i n t s y n c h m r l o u se x p l o s i v ec i r c u “ 1 ．3 炸药选择 选用超细H M x 作为网路装药o7 | ，因为超细 H M x 的临界直径很小，粒度很小，输出能量大、爆速 高、在1m m 装药直径的条件下，能使爆轰波稳定传 播；传爆药选择J O - 9 C 传爆药[ 8 ] ，环形传爆药柱的 尺寸及其体积见图2 ，采用同步起爆网路起爆；选用 硝铵炸药为主装药。 卜业一 ． 图2 环形传爆药结构及尺寸示意图 单位m m F i g ．2 s c h e I n a t i cd i a 即珊o fa n 肌l a rb o o s t e re x p l ∞i v e s t r u c t u r e ．a n ds i z e u n i t 姗 1 ．4 多点同步起爆网路设计 环形传爆药的多点同步起爆网路采用精密压装 法压装成型。精密压装法就是准确称取一定量的粉 末炸药，将其均匀装入多点同步起爆网路基板的沟 槽中，用专用模具在一定的压力下挤压成形的方 法∽J 。图3 和图4 分别为压出的4 点同步起爆网路 图和8 点同步起爆网路图。 图34 点起爆网路图 单位m m F i g ．3F 0 u r p o i n te x p l o s i v ec i I ℃u i t u n i t m m 图48 点起爆网路图 单位m m F i g ．4E i g h t p o i n t 既p l ∞i V ec i r c l l i t u I l i t n H n 2 实验结果与讨论 利用主装药轴向钢凹法分别对环形传爆药柱在 4 点和8 点同步起爆网路起爆条件下的起爆能力进 行了实验，同时与圆柱形传爆药柱的起爆能力进行 了对比，结果见表1 。 表1 多点同步起爆环形传爆药柱起爆能力实验结果 T a M e1R 签l l l t so fa m m l a rb o 惦t e ri l l i 廿a t e db y 删l n i - p 0 雠- 跚吣I m 舯髑e x p I 戚v ed r c l l i t 传黔鬣传器鬻麟警簇 结构质量／g g ／c m 3 均值／姗发j 嚣澎 2 ．1 同步起爆网路起爆点数量对起爆能力的影晌 从表1 可以看出，在4 点同步起爆网路起爆条 件下，环形传爆药柱起爆标准主装药柱的钢凹值小 于8 点同步起爆网路起爆条件下的钢凹值，这个结 果说明8 点同步起爆网路起爆较4 点同步起爆网路 万方数据 1 1 2爆破 2 0 1 2 年1 2 月 起爆的环形传爆药柱输出大，起爆能力大。分析有 2 个原因一个是8 点起爆条件下环形传爆药柱输 出端轴向波形平齐，而4 点起爆条件下波形不平整， 环形传爆药柱的药量没有充分发挥；二是8 点起爆 条件下环形传爆药柱径向汇聚压力大，导致主装药 输出大。 2 ．2 环形药柱和圆柱形药柱的起爆能力对比 实验结果也显示多点起爆的环形传爆药柱较等 质量的圆柱形的起爆能力大的多。要想达到1 3 ．9g 4 点起爆环形传爆药柱的钢凹深度，需要圆柱形传 爆药柱的质量为2 2 ．3g ；要想达到1 3 ．9g8 点起爆 环形传爆药柱的钢凹深度，需要圆柱形传爆药柱的 质量为3 0 ．8g 。即起爆标准主装药柱，在达到相同 钢凹深度的情况下，4 点同步起爆网路起爆的环形 传爆药柱比普通圆柱形传爆药柱可减少药量 3 7 ．7 ％；8 点同步起爆网路起爆的环形传爆药柱比 普通圆柱形传爆药柱可减少药量5 4 ．9 ％。 2 ．3 环形药柱起爆过程分析 ．当雷管被引爆后，爆轰波通过多点起爆网路起 爆环形传爆药柱，这时的爆轰波通过环形传爆药柱 内壁向小主装药传播。这样，小主装药柱外层的爆 轰波一层一层向内传播，等传到中心时，就形成来自 环形面上各个方向波的叠加波，使中心波阵面上的 爆压急剧增加，这一汇聚效应大大减少引爆主装药 的传爆药量。 环形传爆药柱起爆主装药的过程，综合了2 种作 用，一是传爆药环轴向输出的环形爆轰波作用，二是 传爆药环径向输出的爆轰波汇聚作用。但是传爆药 环径向输出的爆轰波汇聚起爆作用应是占主导地位。 由于环形传爆药柱中间装有小主装药柱，所以 当其起爆时向中心产生强烈的汇聚作用。作为小主 装药柱由外向里受到环形传爆药柱强烈的爆轰作 用，其本身会产生聚合爆轰波。此时小主装药柱中 实质上产生的是柱面聚合爆轰波。聚合爆轰波的重 要特点是，爆轰波在向对称中心传播过程中波面在 不断缩小，波后状态在不断加强，波速不断加快，将 逐步过渡为强爆轰波。初始入射波的加强，使得主 装药起爆深度减小，稳定爆轰长度增加，故有更深的 轴向钢凹深度。 3 结论 采用主装药轴向钢凹法对环形传爆药柱的起爆 能力进行了实验研究，得出如下几点结论 1 在传爆药质量和密度相同的条件下，起爆 标准主装药柱，环形传爆药柱的起爆能力优于普通 圆柱形，实验结果证明了环形传爆药柱的汇聚效应。 2 起爆标准主装药柱，在达到相似的钢凹深 度下，4 点同步起爆网路起爆的环形传爆药柱比普 通圆柱形传爆药柱可减少药量3 7 ．7 ％；8 点同步起 爆网路起爆的环形传爆药柱比普通圆柱形传爆药柱 可减少药量5 4 ．9 ％。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 9 ] 参考文献 R e f e 嘲c 俗 S P A H NPF ．E m b e d d e dc 蚰b 0 0 s t e r [ P ] ．u s 5 2 2 1 8 l O ， 1 9 9 3 ． S P A H NPF ．B 0 0 s t e re x p l ∞i v er i n 伊[ P ] ．u s 5 2 3 3 9 2 9 ， 1 9 9 3 ． F E R MEN 。H U L LLM ．R e n e c t e d s I 眦ki n i t i a l i o no fe x - p l o s i v e s [ R ] ．E x p l o s i v e1 k h n o l o g r 柚dA p p l i c a t i o n sD i v i s i o nL 0 sA l 蚴o sN 8 t i o n a lL a b o m t o r yl 鹏A 1 a m ∞，N e w M e x i c o8 7 5 4 5 ． 胡双启，曹雄．高起爆能力的新结构传爆药柱研究 [ J ] ．兵工学报，2 0 0 2 ，2 3 2 1 8 8 - 1 9 0 ． H US h u 町l g q i ，C A 0 “o n g ．A8 t u d yo nt h es t r u c t u 弛o f b 0 0 s t e rp e l l e b h a v i n gh i 曲i l l i t i 撕n gc 即∞匆[ J 】．A c t a A n I l a 啪栅i ，2 0 0 2 ，2 3 2 1 8 8 1 9 0 ． i nC I l i m 弛 曹雄，胡双启，张建忠．装药结构对传爆药柱起爆能 力的影响研究[ J ] ．应用基础与工程科学学报， 2 0 0 5 S 1 2 0 0 - 2 0 5 ． C A 0 Ⅺo n g ，H US h u a T I g q i ，z H A N GJ i 肌．z h o n g ．S t u d yo n t l l ee f f e c to fe h a r g es t n l c t u r eo fb o o s t e rp e U e th a d ∞i t 8 i n i t i a t i o nc 印a c i t y [ J ] ．J o u m a lo fB 鹊i cS c i e n c e 肌dE n g i - n e e r i n g ，2 0 0 5 S 1 2 0 0 _ 2 0 1 5 ． i nC h i n 船e 曹雄．高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模 拟[ D ] ．太原中北大学，2 0 0 5 1 0 6 ．1 0 7 。 C A Ox i o n g ．S t u d yo nt h es t m c t u r eo fh i g I l - e 踮c t b 0 ∞t e r c h 8 r g e 锄dn 岫e r i c a ls i m l l l a t i o no ni t si n i t i 撕o np r o c e s [ D ] ．T a i y u a n N o n hU n i v e 璐i t yo fc h i n a ，2 0 0 5 1 0 6 ．1 0 7 ． i nC h i n e s e 温玉全．刚性爆炸网路若干应用研究[ D ] ．北京北京 理工大学，2 0 0 0 1 6 4 2 ． w E NY u g a n g ．A p p l y i n g r i g i de x p l 鹅i o nn e t w o r k [ D ] ． B e i j i n g B e i j i n gI n s t i t u t eo f7 ‰h n o l o g y ，2 0 0 0 1 6 - 4 2 ． i n C h i r I e s e 、 钝感弹药高能起爆技术总结报告[ R ] ．太原华北工学 院，2 0 0 0 ． R e p o n0 fl I i 曲- e 删冒i l l i d a l i 帆t 幽i c a lo fi 弛谢t i v e 踟- 肌l I l i t i o I l s [ R ] ．7 蹦”朗N 0 r d lQ l i 盥l n s t i h J t eo f ’k h n o l o - 科，2 0 0 0 ． i nC 1 1 i n e ∞ 文尚刚，赵锋，孙承纬．钝感炸药J B 9 0 1 4 的多点起爆 实验研究[ J ] ．高压物理学报，2 0 0 3 ，1 7 3 1 9 3 ．1 9 8 ． W E NS h ∞g g a n g ，Z H A 0F e n g ，S U NC h e n g ．w e i 。E x 舻小 m e n t 毛ds t u d i e so nt l l em l l l t i2P o i n ti n i t i 砒i o no ft l l ei n s e n ． s i t i v ee x p l o s i V eJ B 9 0 1 4 [ J ] ．c h i n e s eJ o 啪a lo f H i 曲 P r e s s u r eP h y s i c s ，2 0 0 3 ，1 7 3 1 9 3 一1 9 8 ． i nC h i n e 8 e 万方数据