胺盐共晶物为主装药的柔性导爆索研究.pdf

2 0 1 0 年1 0 月胺盐共晶物为主装药的柔性导爆索研究张垒等 7 胺盐共晶物为主装药的柔性导爆索研究’ 张垒①欧仙荣。朱顺官①马鹏①郭晓荣①孙艳苓① ①南京理工大学 江苏南京，2 1 0 0 9 4 ②海峡科化烽林分公司 福建明溪，3 6 5 2 0 1 [ 摘要]以高氯酸与三乙烯二胺／乙二胺共晶 简称为s Y 新药 为主装药，制备了直径分别为踟．O O m m 、0 5 ．0 0 姗、0 4 ．O O m m 、∞．O O m m 、院．5 2 r a m 、0 2 ．2 0 m m 、陇．O O m m 的铅壳柔性导爆索，研究了其线密度、体密度及爆速值，爆 速值范围为6 6 3 3 6 0 8 0 m ／s ，变化较／i x ；同时考察了不同直径不同切长的导爆索装填于金属壳雷管的起爆性能，用 普通导爆管点火，在一个合适的长度下，均达到了理想的起爆效果，但不同直径的柔爆索，起爆能力有所差异。 [ 关键词]索类火工品高氯酸盐共晶化合物柔性导爆索 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 2 3 r Q 5 6 5 ．4 引言 导爆索是一种常用的起爆器材，早在1 9 世纪初 就已发明，并逐渐在弹药和民用爆破器材中得到广 泛应用⋯。据有关资料报道【2 』，美国的阿波罗宇宙 飞船上使用的柔性导爆索组件达7 0 余件；欧洲的阿 里亚娜运载火箭则用了约2 5 0m 的柔性导爆索，它 们发挥着起爆、传爆、分离、切割等功能【3J 。 这类柔性导爆索均装填了猛炸药，必须与火工 品组成完善的起爆系统才能应用。最根本的就是需 要依靠雷管的爆炸能，实施最初一级的起爆，而雷管 内具有敏感药剂，其安全性相对来说是很低的，需要 施以严格的安保要求方能满足使用，这在一定程度 上限制了柔性导爆索的广泛使用H J 。 利用共沉淀化法制得了高氯酸与三乙烯二胺、 乙二胺的共晶产物 S Y ，该共沉淀物的爆发点为 3 6 0 ．7 ℃ 5 s ；撞击感度1 0k g 落锤，5 0 ％发火高度 为1 5 ．4 9c m ；摩擦感度锤质量1 ．5k g ，摆角6 5 。，表 压1 ．0 5M P a ，测得爆炸百分数为5 6 ％和6 0 ％；火焰 感度5 0 ％发火特征高度为7 ．3 3o m 。当密度p 1 ．4 8 0g ／c m 3 时，爆速D 6 6 7 8m ／s ；当密度p 1 ．6 4 7g ／e r a 3 时，爆速D 7 2 3 9m ／s p J 。S Y 新药虽 极其微小吸潮但不水解 s Y 最大吸湿量为 0 ．0 7 4 ％ ，利用l ％虫胶酒精溶液进行包覆后，能有 效克服极其微量吸潮的缺点。采用外加量为1 ％的 虫胶包覆后，不但能有效克服微量吸潮的不足，同时 能起到一定的钝化效用。如此改性后的S Y 更能适 于柔性导爆索的装药和拉制要求。 l 导爆索制备 按较佳的工艺制得S Y 药剂【5 】，经虫胶漆包覆、 干燥后进行筛分，选取1 6 3 0 目筛间物作为试验用 药剂，实测假密度为0 ．6 1 3g ／c m 3 。 将4 5g 左右的上述粒度范围的S Y 药，装入D 内 1 5m m ，长度为3 0 0m i l l 、壁厚2 ．0m m 的铅锑合金管 中，按拉索工艺在专用铅索拉拔机上拉制成不同直 径的导爆索。外径分别为6 ．0 0m i l l 、5 ．0 0 m i l l 、4 ．0 0 m m 、3 ．0 0m m 、2 ．5 2m m 、2 ．2 0m m 和2 ．0 0m m ，将制 备出的不同直径的导爆索进行相关参数测定。 2 导爆索性能研究 2 ．1 装药密度的测定 这里分别以线密度和体密度来反映柔性导爆索 的药芯装填密度。具体做法是环切法平齐切索，每 个规格切3 段，每段长度为l O m m ；再精确地称得每 段的质量；用去离子水充分浸泡，溶去索内药剂，反 复洗净，6 0 ℃下烘干；再次精确称取索段的质量，并 测量其内径及校核长度值。所得试验密度数据如表 1 所示。 表1 不同直径柔爆索的密度测试 直径药芯直平均长平均药元五 ／m m 径／姗度／衄量／g ／ g c m 一 ／ g 锄q 收稿日期2 0 1 0 - 0 7 - 1 8 作者简介张垒 1 9 8 4 一 ，男，硕士，主要从事火工技术应用研究。 通讯联系人朱顺官 1 9 6 2 一 。男，硕士，研究员。主要研究方向火工烟火技术。E - m a l l z h m 9 1 2 1 4 1 2 6 ．c o r n 万方数据 8 爆破器材E x p l o s i v e M a t e r i a l s 第3 9 卷第5 期 不难看出，随着直径的减小，线密度是减小的， 体密度却是增大的，且变化趋势逐渐减弱。 2 ．2 爆速测试 爆速测试采用电离探针法[ 6 1 ，试验原理如图1 所示。 L ]人蜘挫 I ．．．．．．．．．．．．．．_ J C 3 ／ 索 图1Z B S - - - 1 0 A1 0 0 M H z 十段智能爆速测量仪 仪器z B 卜1 0 A1 0 0 M H z 十段智能爆速测量仪 南京理工大学民用爆破器材研究所 ，精度达O ．O l p t a o 靶线0 0 ．3 2 m m 的漆包线。 靶距两靶靶距1 5 0r a n l ，第一靶设置于离起爆 端5 0m m 处。 起爆雷管H 1 0 号火雷管起爆导爆索。 测试了7 种不同直径的柔性导爆索的爆速值。 每种直径的导爆索测试5 发，每种直径导爆索的平 均爆速值和极差如表2 所示。 表2 不同直径柔爆索的爆速测试 由表2 数据可知，随着柔爆索直径由大变小，爆 速呈现先增大后减小的趋势。这是由于药芯密度和 约束强度 即索的厚度 占据不同主导效用所造成 的。当装药密度低于某个值时 如1 ．5 9 ∥c m 3 ，由 于反应区能量密度减小，使反应的阻碍作用增大，爆 轰反应也就变慢了。随后，直径变小而装药密度随 之增大，但柔爆索的壁厚却在逐渐减小，使得约束强 度逐渐减弱，结果导致侧向能量损失递增，这样必然 使维持纵向爆轰的能量递减，反映在爆速值上逐渐 下降。同时可以看出，柔爆索直径在3 ．0 0 2 ．2 0 n l t n 的范围时，极差小，相对而言爆速值比较稳定。 2 ．3 雷管装配试验 针对直径分别为踟．0 0I r o n 、0 5 ．0 0 姗、0 4 ．0 0 m m 的柔性导爆索，切取不同的长度，作为起爆单元 装填到半成品雷管中，用平冲压合，再用导爆管和制 式铁脚线电点火头起爆，考察5r n l T l 厚铅板穿孔威 力，判定试验雷管的性能。 试验所用雷管的装配工艺参数控制如下 带聚能穴铝质管壳长度L 6 6m i l l ，底部装药 为钝化R D X ，药量4 0 0m g ，压力3 5M P a ； 过渡装药虫胶造粒R D X ，药量为2 0 0m g ，装药 压力为2 5M P a ； 起爆铅索长度切取不同长度，用平冲在2 0 M P a 压力下压合。 试验用雷管的内径为6 ．0 0 咖，利用外径为 6 ．0 0m m 、内径为5 ．0 0r a n l 和4 ．0 0m m 的黑色橡胶 管，切取一定的长度，以固定直径为5 ．0 0m m 和 4 ．0 0t o n i 的导爆索，试验结果见表3 一表5 。 表3 仍6 ．0 0n l n l 柔爆索直填式雷管起爆试验 8 ．0 08 ．0 0 8 ．2 03 警1 0 ．0 0 1 0 ．0 0 。1 0 ．1 05 1 0 ．5 0l O ．5 0 - 1 0 ．6 01 0 8 ．0 08 ．0 0 8 ．1 0 3 皂亭 9 ．0 09 ．0 0 ．9 ．1 05 火失 1 0 ．o o1 0 ．0 0 一1 0 ．1 01 0 表40 5 ．0 0 m m 柔爆索直填式雷管起爆试验 1 3 ．0 01 3 ．o o 一1 3 ．0 430 戆1 5 ．0 0 1 5 ．0 0 。1 5 ．0 45 3 盲 1 6 ．0 01 6 ．0 0 一1 6 ．0 2l O1 0 1 2 ．0 01 2 ．0 0 1 2 ．0 43 0 阜亭1 4 ．0 0 1 4 ．0 0 。1 4 ．0 353 必失 1 5 ．0 01 5 ．0 0 一1 5 ．0 41 01 0 表50 4 ．0 0 m m 柔爆索直填式雷管起爆试验 1 7 ．o o1 7 ．0 0 一1 7 ．0 230 导爆 1 9 ．∞1 9 ．0 0 一1 9 ．0 453 管 2 0 ．0 02 0 ．0 0 2 0 ．0 l 54 2 2 ．∞2 2 ．0 0 2 2 ．O ll O1 0 1 6 ．∞1 6 ．0 0 一1 6 ．0 23 0 皂枣 1 8 ．0 01 8 ．0 0 。1 8 ．0 252 2 1 ．0 02 1 ．0 0 2 1 ．0 21 01 0 3 1 O 3 l 0 O 4 m O 4 m 万方数据 2 0 1 0 年1 0 月胺盐共晶物为主装药的柔性导爆索研究张垒等 9 由表3 至表5 数据分析可知，两种起爆方式下 的起爆效果存在一定差异，主要的影响因素在于起 爆瞬间的闭气状况致使点火压力有差异J 。电点 火头方式容易闭气，点火药完全燃烧后的能量，几乎 全部作用到索内芯药，损失量可以忽略；同时，形成 的较高容室压力有利于灼热燃气与残渣向药层渗 透，加速芯药的燃烧反应，进一步释放能量而加速燃 烧转爆轰，从而缩短爆速增长所需要的长度。因此， 相同直径时对比，雷管达到正常威力输出，电点火头 方式所需的最小柔爆索切长要小于导爆管方式的切 长，差值约为1n l m 。对于不同直径的柔爆索来比 较，同一种起爆方式时稳定起爆雷管所需的最小长 度与柔爆索直径负相关，差值约为6n l l n 。其原因在 于柔爆索自身强度的变弱，以及组装时的结合紧密 性不同，索细时，其与管壁的结合强度就小，不利于 点火能量的利用，减缓燃烧转爆轰，故需要的柔爆索 长度就增加。 2 ．4 起爆试验 分别用导爆管和电点火头起爆，前者是通过标 准的直插式橡胶塞连接的，收V I 后的管内空间较大； 后者是通过电点火头白带的塑料塞连接的，虽然管 壳比较长，成品雷管的空位都在2 2h i m 以上，但是 由于电点火头与铅索之问距离很近，所以收口后的 管内空间相对较小，闭气能力较好。试验表明这些 因素对铅索内药剂的转爆轰过程影响很大。起爆试 验的完全性程度由5m l n 厚铅板穿孔来鉴证。 3 结论 通过对装填虫胶 1 ％ 包覆的S Y 药的柔性导 爆索进行初步试验，可以得出以下结论 1 柔爆索的爆速值较高，索的直径范围 踟．o o 一眈．O O m m ，爆速范围6 6 3 3 6 0 8 0m ／s ，变 化较小； 2 S Y 药的点火性能良好，S Y 作为药芯能由常 规点火方式激发起爆； 3 将其应用于雷管中，药芯直径在2 ．5m l n 时，能起爆6 ．0h i m 直径的雷管装药，且闭气增压将 有助于加快柔爆索中药剂的燃烧转爆轰的过程； 4 不同直径的柔爆索，由于药芯密度和外壳 强度的不同，起爆能力有较明显的差异； 5 用l ％虫胶包覆S Y ，具有较低的感度特性， 完全能够满足拉索的安全性要求，且完全达到金属 壳导爆索的技术指标。 参考文献 [ 1 ]刘自铴，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业出 版社，2 0 0 3 3 6 4 - 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ep r o d u c e d ，i nw h i c ht h ea n l i n ep e r e h l o r a t e e o e r y s t a lc o m p o u n d 惴u s e d8 , 8t h eC O l t 七c h a r g e ．J 1 1 l ed i a m e t e r sf o rt e s t i n gi n 既p e r i 眦吣哦踟．O O m m ，仍．O O m m ，9 4 ．O O m m ，仍．O O m m ，缎．5 2 m m ，睨．2 0 m ma n d 缆．O O m m ．‰l i n e a rd e n s i t ya n db u l kd e n s i t yo f e a c hI ～I D Fc h a r g ew e r e s t u d i e d ．T h e i rx l e s p e e d v ev e l o e i t y0 fd e t o n a t i o nW a l Sa l s om e a s u r e d 。a n dt h ev a l u e so fv e l o c i t yw e l “ ea l li na r a n g eo f6 6 3 3 6 0 8 0m ／s ．。r h ei n i d a t i n gp e r f o r m a n c eo fM D Fw i t hd i t T e r c n td i a m e t e r sa n dl e , l g t h sl o a d e di nt h ed e t o n a t o r ∞t h ei n i d a d n g e l e m e n tW a f ta l s oi n v e s t i g a t e d ．R e s u l 协s h o wt h a tw i t h i nas u i t a b l el e n g t h ，t h es o - m a d ed e t o n a t o rw o u l da l ld e t o n a t er e , a b l y ， b u ti n i t i a t i n gp e r f o r m a n c ev a r i e sw i t hd i f f e r e n td i a m e t e r s ． [ K E Y Ⅵr O r t O S ] f l e x i b l ed e t o n a d n gc o r d ，s a l tp e r e h l o r a t e ，e o e r y s t a lc o m p o u n d ，b l D F 万方数据