火工品第六章炮彈雷管

1、第六章第六章 炮彈雷管炮彈雷管國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl6.1 概述l炮彈雷管按其激發(fā)沖能的形式來分，可分為下列幾種：國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl6.2 對炮彈雷管的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求 l1.1.足夠的足夠的起爆能力起爆能力 l 雷管的起爆能力對具體的彈藥有不同的要求，應(yīng)該保證被引爆的炸藥能達(dá)到正常爆轟。l2.2.合適的合適的感度感度 l 雷管的感度要適當(dāng)，一方面要保證作用的確實(shí)性而不得在規(guī)定的輸入能量時瞎火

2、，另一方面還要保證使用時的安全。 l3.3.發(fā)射時和彈碰擊障礙物時對震動的發(fā)射時和彈碰擊障礙物時對震動的安全安全性性國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 彈丸的直線加速度對引信中的火工元件將產(chǎn)生直線加速度慣性力，其大小為： 式中：P膛壓/Pa Q彈重/kg D彈徑/m W火工品重/kgl 對一定彈丸和火炮來說，直線加速度所產(chǎn)生的慣性力只與火藥氣體的壓力有關(guān)，膛壓最大時慣性力為最大。為了計算彈丸直線加速度所產(chǎn)生慣性力的最大值，需用到所謂的直線解除保險系數(shù)k1，決定單位重量零件在發(fā)射時所產(chǎn)生的最大慣性力。42D

3、QWPF4/2maxmax1DQPWFk 。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 直線解除保險系數(shù)對一定火炮、彈丸、裝藥來說是個常數(shù)，可用來計算引信中雷管在發(fā)射時所產(chǎn)生的最大慣性力： k1為一定值l4.4.運(yùn)輸和勤務(wù)處理中的運(yùn)輸和勤務(wù)處理中的安全性安全性l5.5.長期貯存的長期貯存的安定性安定性 WkF1max國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl6.3 炮彈雷管的結(jié)構(gòu)和命名 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of

4、National Defence Science and Technologyl6.4 雷管爆炸過程和輸出特性的分析爆燃爆燃-爆炸爆炸-爆轟爆轟國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl6.4.2 6.4.2 雷管起爆能力分析雷管起爆能力分析l 雷管的輸出能量輸出能量有三種形式，即雷管爆炸后生成的爆炸產(chǎn)物，雷管產(chǎn)生的破片和在介質(zhì)中傳播的沖擊波。l 其中以沖擊波和破片為主，在直接接觸時以沖擊波為主，在有一定空隙時以破片為主，而爆炸生成物在雷管和炸藥直接接觸時與沖擊波結(jié)合共同起作用，在遠(yuǎn)距離時的作用遠(yuǎn)不如另外兩個因素

5、。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl爆炸產(chǎn)物：爆炸產(chǎn)物： PH=0D2/4l 0=1.6gcm-3，D=7000ms-1，則計算的結(jié)果近似為9.81GPa。 l 產(chǎn)物膨脹時，壓力隨密度的負(fù)三次方變化，而密度隨膨脹距離迅速減小，l Pr0-9 ，若產(chǎn)物膨脹到雷管直徑大小時，壓力就下降到原來的1/500，（19.6MPa）國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl沖擊波：沖擊波：l 雷管爆炸爆轟波作用于底殼沖擊波，沖擊波隨距離

6、迅速下降，所以作用距離也不大。l破片破片: :l 速度先隨距離增加而增加，一定距離后又下降，因此在一定距離內(nèi)是起爆的主要力量。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology 6.5 炮彈雷管的設(shè)計l步驟：步驟：u分析分析雷管的用途和使用條件，明確雷管的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求-設(shè)計依據(jù)u分析結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，并參考已定型雷管的結(jié)構(gòu)，確定雷管的結(jié)構(gòu)參數(shù)-初步方案設(shè)計初步方案設(shè)計u根據(jù)初步方案進(jìn)行試驗(yàn)研究試驗(yàn)研究u修正修正試驗(yàn)，并經(jīng)大量試驗(yàn)提高可靠性，直至所有指標(biāo)都符合要求，完成雷管的設(shè)計。包括藥劑設(shè)計、管殼和加強(qiáng)帽設(shè)計國防科技學(xué)院國

7、防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology6.5.16.5.1雷管裝藥設(shè)計和選擇雷管裝藥設(shè)計和選擇1.1.被發(fā)裝藥的設(shè)計被發(fā)裝藥的設(shè)計 （1）炸藥性質(zhì)的影響 雷管起爆能力 炸藥的威力 爆速 臨界直徑和極限直徑用途：用途：起爆炸藥起爆炸藥使用條件：使用條件：被原發(fā)裝被原發(fā)裝藥引爆藥引爆原則：原則：保證起爆能力保證起爆能力再調(diào)整感度再調(diào)整感度國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology表 4.5.1.1 臨界直徑、極限直徑和晶粒尺寸關(guān)系 炸藥名稱 裝藥密度

8、/ gcm-3 晶粒尺寸/mm 臨界直徑/mm 極限直徑/mm 泰安 1.0 0.0250.1 0.70.86 泰安 1.0 0.150.25 2.12.2 梯恩梯 0.85 0.070.2 10.511.2 30.0 梯恩梯 0.85 0.010.05 4.55.4 9.0 影響炸藥的臨界直徑和極限直徑的因素有：a.a.炸藥的晶體尺寸炸藥的晶體尺寸晶體尺寸越小，臨界直徑和極限直徑也越小國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl b.b.裝藥密度。裝藥密度。l 臨界直徑和極限直徑隨密度增大而大大減小，而且它們之間

9、的界限也減小。l 梯恩梯臨界直徑與密度的關(guān)系1-0.20.7mm 2-0.050.07mm國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl c.c.外殼外殼l 有外殼時，臨界直徑和極限直徑要比無外殼時小，且外殼強(qiáng)度越大，臨界直徑和極限直徑就越小。 表 4.5.1.2 外殼對臨界直徑的影響 炸藥名稱 外殼 密度/ gcm-3 晶粒/mm 臨界直徑/mm 黑索今 無外殼 1.00 0.18 4.4 黑索今 有薄壁玻璃管 1.00 0.150.025 1.2 泰安 無外殼 1.00 0.18 3.2 泰安 有薄壁玻璃管 1.

10、00 0.10.025 0.9 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 炸藥炸藥穩(wěn)定爆轟的條件穩(wěn)定爆轟的條件：l 1 1、直徑直徑至少大于臨界直徑，一般應(yīng)大于極限至少大于臨界直徑，一般應(yīng)大于極限直徑；直徑；l 2 2、高度高度應(yīng)大于爆速增長所需要的高度。應(yīng)大于爆速增長所需要的高度。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl（2）裝藥有效飛散量的影響 l 雷管起爆傳爆藥或爆炸裝藥有兩個必要條件：l a. 雷管被發(fā)裝藥的軸向爆速大于

11、被起爆裝藥（傳爆藥或爆炸裝藥）的臨界爆速；l b. 雷管被發(fā)裝藥借助于其化學(xué)反應(yīng)中放出的能量，使其起爆沖擊波陣面保持必要的壓力。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology有效裝藥高度與藥柱長度的關(guān)系 有效深度所圍成的圓錐體的部分炸藥即為有效裝藥飛散量，圓錐體的高度即為有效深度Le 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 有效裝藥高度Le與藥柱直徑和之間的關(guān)系為： tgdLe2理論上裝藥的徑向稀疏波平均速度約等于裝藥爆速D的二分之

12、一，因此可以由下式確定：DDarctg2因此，Led國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology 雷管有效裝藥示意圖 （1） (2) (3) tgdL2/tgdL2/tgdL2/國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 對于裝藥有外殼時，疏波不能自由入侵，或者要等殼體破裂后才入侵，所以Led。 l 在雷管的起爆條件下，有經(jīng)驗(yàn)公式Le=4L/9，即有效裝藥長度Le隨雷管裝藥長度L的增大而增大。當(dāng)L=9d/4時，有效裝藥長度就趨于定值(即

13、L雷管長度再增加，Le不變)。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl（3）裝藥起爆表面的影響 l 當(dāng)裝藥長度大于滿足爆速增長所需要的某一長度時，藥量增大時就只是增大了其直徑。 l 雷管直徑增大就等于起爆層中化學(xué)反應(yīng)區(qū)有效深度的直徑增大，因而裝藥的有效飛散量增大，起爆能力也增大。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 以上說明了爆速、有效飛散量和起爆表面對起爆能力的影響 :l a.高度應(yīng)大于其炸藥爆速增長所需的高度；l b

14、.直徑應(yīng)大于其裝藥所需的極限直徑；l c.在滿足a、b時，直徑增加，起爆能力就增大；l d.在滿足a、b、c時，增大h/d，對軸向起爆來說有一限度即1.5。當(dāng)不僅利用軸向起爆，而且還利用徑向起爆時，h/d大，起爆能力就大。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology(4)被發(fā)裝藥所受壓力的影響 密度大，起爆能力大，但起爆感度小密度大，起爆能力大，但起爆感度小l 壓力的選擇要考慮以下幾點(diǎn)：l a.兼顧考慮起爆能力與起爆感度；l b.對雷管耐震動要求；l c.工藝可行性。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of Na

15、tional Defence Science and Technologyl2.2.原發(fā)裝藥的設(shè)計原發(fā)裝藥的設(shè)計l 用途：引爆被發(fā)裝藥l 使用條件：被外界適當(dāng)?shù)哪芰恳迹ㄒ﹍ （1）藥劑性質(zhì)l （2）藥量-極限藥量 藥劑性質(zhì)l 產(chǎn)品純度l 壓藥壓力：被發(fā)裝藥l 原發(fā)裝藥l 晶形及結(jié)晶大小l 管殼加強(qiáng)帽等國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl （3）壓力l 火焰作用時一般密度小，火焰感度就大，容易點(diǎn)燃，可是承受發(fā)射時的震動的安全性差，使用不安全，或容易造成藥粒間相互摩擦，掉藥粉，引起事故。同時壓力過小，起爆

16、能力降低，造成雷管的威力不足。 l 針刺作用時原發(fā)裝藥壓力過大或過小都是不合適的。在一定范圍內(nèi)，壓力增大，其感度增大。但是，壓力過大，感度就會降低。一般合適的壓力范圍為107.9127.5MPa。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 裝藥設(shè)計小結(jié)：l 確定被發(fā)裝藥的原則是在保證威力要求的前提下，起爆感度越大越好。落實(shí)在以下幾點(diǎn)：l （1）藥劑種類。威力（爆速）應(yīng)大，對于起爆感度大的猛炸藥，應(yīng)考慮安全性問題。l （2）藥量、形狀、尺寸。有一起碼的臨界藥量。在此基礎(chǔ)上增加藥量，軸向起爆時h/d1.5才有意義；

17、如果也用徑向起爆能力，就不受h/d1.5的限制。l （3）壓力。為了解決密度大時起爆能力大而起爆感度小的矛盾，雷管裝藥采用分層壓裝。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 確定原發(fā)裝藥的原則是在保證合適感度（火焰或針刺感度）的前提下威力越大越好。落實(shí)在以下幾點(diǎn)：l （1）藥劑種類。使用氮化鉛加斯蒂酚酸鉛或氮化鉛加針刺藥。l （2）藥量。藥劑種類一定后，藥量體現(xiàn)其一定的威力。應(yīng)參考極限裝藥量，而一般應(yīng)至少比極限裝藥量大25%30%。l （3）壓力。以合適的感度為依據(jù)，并考慮發(fā)射時對震動的安全性。國防科技學(xué)院國防

18、科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl6.5.2 6.5.2 雷管殼和加強(qiáng)帽的設(shè)計與選擇雷管殼和加強(qiáng)帽的設(shè)計與選擇l 1.1.雷管殼影響雷管性能的因素雷管殼影響雷管性能的因素 l （1 1）管殼的）管殼的材料材料l 堅(jiān)固的雷管殼能縮短爆速增長期，因而提高雷管的起爆能力；反之，若材料不堅(jiān)固，會因管殼破裂而使稀疏波侵入，這樣就延長了爆速的增長期，可能造成雷管起爆不完全。 l （2 2）雷管殼的）雷管殼的厚度厚度l 雷管殼較厚時，爆速增長期短，雷管中原發(fā)裝藥起爆被發(fā)裝藥時所需的極限裝藥量就??；而雷管殼較薄時，會延長爆速的增長期，可

19、能發(fā)生不完全爆轟，因而降低雷管的起爆能力。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl （3 3）管殼的）管殼的形狀形狀l 雷管殼的高度和之間能夠應(yīng)取一定的比例，使得裝藥一定時得到好的爆炸效果。 l 2.2.加強(qiáng)帽影響雷管性能的因素加強(qiáng)帽影響雷管性能的因素 l （1 1）加強(qiáng)帽的）加強(qiáng)帽的材料材料 l （2 2）加強(qiáng)帽的）加強(qiáng)帽的長度長度表 4.5.2.1 加強(qiáng)帽的長度與極限裝藥量的關(guān)系 管殼及加強(qiáng)帽材料 加強(qiáng)帽進(jìn)入 TNT 的深度/mm 極限裝藥量/g 銅 0.06 0.38 銅 0.10.15 0.38 銅 1

20、.6 0.36 銅 4.0 0.32 銅 6.0 0.30 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl （3 3）加強(qiáng)帽的）加強(qiáng)帽的外徑外徑l （4 4）加強(qiáng)帽的）加強(qiáng)帽的孔徑孔徑 l 3.3.設(shè)計雷管時管殼和加強(qiáng)帽的確定設(shè)計雷管時管殼和加強(qiáng)帽的確定 l 原則是：以藥劑為主，并把管殼和加強(qiáng)帽有利于雷管性質(zhì)的因素結(jié)合起來，最終落實(shí)于選材料和確定尺寸。 l 選擇材料的依據(jù)是：a.不與藥劑起作用，相容性好；b.易于成型；c.有助于雷管的性能。l 雷管外廓的大小決定于引信中雷管室的大小。內(nèi)徑?jīng)Q定于被發(fā)裝藥的直徑，長度由原

21、發(fā)裝藥和被發(fā)裝藥的長度決定。加強(qiáng)帽的外徑?jīng)Q定于雷管殼的內(nèi)徑，加強(qiáng)帽的孔徑、長度應(yīng)有利于雷管的性能，有利于雷管的感度，加強(qiáng)雷管的作用和耐發(fā)射時的震動。l 雷管殼厚能減少側(cè)向能量損失及提高發(fā)射時的耐震動性。加強(qiáng)帽應(yīng)從加強(qiáng)雷管的作用、耐發(fā)射時的震動及調(diào)整感度（針刺雷管）來考慮。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology1一管殼;2一裝藥加強(qiáng)帽; 3一黑索今LZ-4BLZ-4CLZ-4D國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology 6.6 雷管裝

22、配工藝介紹l6.6.1 6.6.1 生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程這里介紹LZ4的生產(chǎn)工藝流程。 加強(qiáng)帽裝針刺藥壓藥裝氮化鉛裝覆蓋猛炸藥壓藥退出去浮藥檢驗(yàn) 管殼裝入模裝猛炸藥壓藥裝松裝藥 入庫包裝檢驗(yàn)分篩滾光退出壓合 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl6.6.2 6.6.2 質(zhì)量分析質(zhì)量分析l 這里討論幾個經(jīng)常發(fā)生的質(zhì)量問題： 瞎火、半爆、小孔、刮鋁和加強(qiáng)帽移動瞎火、半爆、小孔、刮鋁和加強(qiáng)帽移動。l 1.瞎火： l 2.半爆： l 3.刮鋁： l 4.加強(qiáng)帽移動超過量： l 5.感度曲線不合格，這是指針刺雷管的

23、針刺感度，所謂不合格即感度發(fā)生變化，這個原因很多，可以參考火帽一章中的感度部分。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology 6.7 雷管檢驗(yàn)l 炮彈引信雷管的例行檢驗(yàn)有以下幾項(xiàng)：即感度、起爆能感度、起爆能力、運(yùn)輸震動安全、馬歇特?fù)翦N、貯存安定性力、運(yùn)輸震動安全、馬歇特?fù)翦N、貯存安定性。l 針刺雷管試驗(yàn)用落錘儀1-導(dǎo)軌 2-落錘 3-擊針 4-爆炸小室 5-套筒 6-通風(fēng)室國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 雷管起爆能力的試驗(yàn)

24、方法有很多種，歸納起來可以分為直接法和間接法。 l 直接法測起爆能力一般有三種：l 用鉛板損失量和鈍感劑的百分?jǐn)?shù)來評定起爆能力 鉛板法實(shí)驗(yàn)裝置示意圖1-雷管 2-藥柱 3-鉛板 4-鋼板 雷管起爆能力曲線示意圖雷管起爆能力曲線示意圖國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 銅柱壓縮法l 此法將藥柱爆炸的機(jī)械作用以猛度計上銅柱的壓縮量來表示。l 銅柱（直徑為8mm、高為13mm或直徑為7mm、高為10.5mm）放在猛度計活塞的下面，為了防止活塞受到爆炸作用，在活塞上放一塊鋼墊板，在鋼墊板上再放兩塊厚4mm的鉛板。

25、在兩鉛板上放有帶雷管的藥柱。藥柱用固定于底座上的繩子拉緊固定。試驗(yàn)結(jié)果以爆炸后的銅柱的壓縮量作為雷管起爆能力的標(biāo)準(zhǔn)。國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology猛度計試驗(yàn)裝置圖 1-導(dǎo)火索 2-雷管 3-梯恩梯炸藥柱 4-鋼板 5-活塞 6-定向圓筒 7-銅柱 8-上底 9-下底國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 用銅板上熄滅爆炸的長度來表示 銅板實(shí)驗(yàn)示意圖1-雷管 2-被起爆的裝藥 3-銅板 4-熄滅爆炸長度國防科技學(xué)院國防科

26、技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl 此外，鋼凹法、鋁塊凹痕法。l 目前，又研究了一種相對動態(tài)測量雷管爆炸過程的測試方法，能測得火工品輸出威力的沖量值和動態(tài)過程，這不僅有利于雷管及傳爆序列的設(shè)計，還有利于火工品生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制，便于對火工品輸出性能的驗(yàn)收。 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology（4）威力智能測試系統(tǒng)國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology2-

27、雷管 3-墊片 4-墊片 5-活塞筒 6-液壓油 7-傳感器 8-保護(hù)箱國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technology1-擊針 2-雷管 3-墊片 4-墊片 5-活塞筒 6-液壓油 7-傳感器 9-落球式針刺感度儀 國防科技學(xué)院國防科技學(xué)院School of National Defence Science and Technologyl ZC-1 雷管的輸出端為點(diǎn)火藥，不含猛炸藥；ZC-2 雷管的輸出端為猛炸藥；ZC-3雷管是延期雷管，延期時間范圍為723ms。l 在試驗(yàn)過程中，三種雷管均未加套筒，根據(jù)其各自的感度要求選擇激發(fā)能量，ZC-1、ZC-2、ZC