黃孝楠，馬志鋼，邵子豪，胡先云

(安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院， 安徽淮南232001)

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藥頭內(nèi)部空孔對(duì)電藥頭發(fā)火時(shí)間精度的影響

黃孝楠，馬志鋼，邵子豪，胡先云

(安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院， 安徽淮南232001)

電引火藥頭的發(fā)火時(shí)間精度對(duì)雷管的延期精度有重要影響,電藥頭內(nèi)部存在大小不一的空孔，這些空孔導(dǎo)致橋絲對(duì)點(diǎn)火藥的傳熱不均勻，進(jìn)而影響電引火藥頭的發(fā)火精度;實(shí)驗(yàn)表明，點(diǎn)火藥內(nèi)部的空孔直徑越小，藥頭的發(fā)火時(shí)間越短，精度越高。

電引火藥頭； 發(fā)火過(guò)程； 內(nèi)部空孔

1 引言

電雷管延期時(shí)間除了延期藥燃燒時(shí)間與猛炸藥爆轟時(shí)間，還包括藥頭自通電至藥頭燃燒后點(diǎn)燃起爆藥或延期藥的時(shí)間。數(shù)碼電子延期雷管因?yàn)椴捎秒娮幽K來(lái)控制延期體的延期時(shí)間，通常延期誤差不超過(guò)1 ms[1]。那么對(duì)于電藥頭式的數(shù)碼雷管，如果藥頭燃燒的時(shí)間誤差很大，就無(wú)法保證其最終的延期時(shí)間精度能滿(mǎn)足要求。影響藥頭燃燒時(shí)間的主要因素有橋絲的規(guī)格、點(diǎn)火藥的形貌和點(diǎn)火藥燃燒特性。當(dāng)橋絲和點(diǎn)火藥的技術(shù)指標(biāo)確定后，影響藥頭燃燒時(shí)間精度的因素主要是點(diǎn)火藥與橋絲的接觸和點(diǎn)火條件。電藥頭的加工工藝使點(diǎn)火藥與橋絲之間的接觸狀態(tài)存有差異。點(diǎn)火藥與橋絲的接觸越緊密，點(diǎn)火藥從灼熱橋絲處得到的熱量就越多，其發(fā)火時(shí)間就越短，發(fā)火電流和安全電流越小；若點(diǎn)火藥與橋絲接觸疏松，二者間的空隙會(huì)增加其加熱和傳熱過(guò)程中熱量損失，發(fā)火時(shí)間變長(zhǎng)，發(fā)火電流和安全電流也會(huì)隨之變大。當(dāng)將這種接觸狀態(tài)差異較大的產(chǎn)品放在一起進(jìn)行串聯(lián)起爆時(shí)，就可能導(dǎo)致丟炮現(xiàn)象[2]。藥頭點(diǎn)火藥內(nèi)部通常有大小不一的空孔，這些空孔導(dǎo)致了點(diǎn)火藥與橋絲之間的接觸狀態(tài)有差異，進(jìn)而影響發(fā)火時(shí)間的精度。本文針對(duì)兩種內(nèi)部空孔尺寸不同的藥頭進(jìn)行試驗(yàn)，分析了點(diǎn)火藥內(nèi)部空孔對(duì)發(fā)火時(shí)間的影響。試驗(yàn)表明，點(diǎn)火藥內(nèi)部空孔越小，電引火藥頭的發(fā)火時(shí)間精度也就越高。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)原理

本次試驗(yàn)?zāi)M了敞開(kāi)和密閉兩種點(diǎn)燃條件。敞開(kāi)環(huán)境下，熱量外散較多，當(dāng)放熱大于散熱，點(diǎn)火藥反應(yīng)加速，藥頭碎裂開(kāi)，這是散熱量增大，使得放熱等于散熱，藥頭的點(diǎn)火藥穩(wěn)定燃燒，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸降低，放熱小于散熱量，藥頭逐漸熄滅。密閉環(huán)境下，散熱極少，放熱遠(yuǎn)大于散熱，點(diǎn)火藥的反應(yīng)急劇加速，迅速進(jìn)入穩(wěn)定燃燒階段而后逐漸熄滅。在橋絲的最初升溫階段，忽略熱量的散失壓力的影響，認(rèn)為不同樣本的橋絲升溫過(guò)程相同，壓力和溫度的變化會(huì)對(duì)藥頭的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程影響很大，不可忽略[3]。

2.2 試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用高速攝像測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)高速攝影儀完整的記錄電藥頭的整個(gè)發(fā)火過(guò)程，根據(jù)攝影儀的每秒幀數(shù)來(lái)確定電藥頭發(fā)火過(guò)程的時(shí)間。分別在密閉和敞開(kāi)條件下測(cè)量20發(fā)樣本。密閉狀態(tài)下，選用18 mm×18 mm×40 mm透明的有機(jī)玻璃塊上鉆孔Φ6 mm×32 mm，將藥頭裝入鉆好孔的有機(jī)玻璃塊中，并在固定塞和孔口部用AB膠封住，形成一個(gè)密封的空間，待24 h后膠的強(qiáng)度達(dá)到最高進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可保證在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生漏氣。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1、圖2所示。

圖1 敞開(kāi)條件裝置示意圖

圖2 密閉條件裝置示意圖

2.3 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

2.3.1 實(shí)驗(yàn)材料

相同生產(chǎn)工藝的兩家工廠提供的點(diǎn)藥頭，分別記為A型藥頭和B型藥頭。實(shí)驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表1。

表1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

3 結(jié)果與討論

3.1 發(fā)火數(shù)據(jù)

兩種條件下A型和B型藥頭的發(fā)火見(jiàn)表2。

表2 藥頭發(fā)火數(shù)據(jù)

3.2 觀察藥頭內(nèi)部空孔大小

通過(guò)顯微鏡將兩種藥頭的剖面放大40倍觀察空孔，顯微圖像如圖3、圖4所示。

圖3 A型藥頭剖面(40倍)

顯微圖像軟件測(cè)得A型藥頭剖面的空孔直徑在59.5～535.7 μm之間，均值219.2 μm，標(biāo)準(zhǔn)離差94.4 μm；B型藥頭剖面的空孔直徑在31.5～399.6 μm之間，均值158.3 μm，標(biāo)準(zhǔn)離差84.2 μm。

圖4 B型藥頭剖面(40倍)

圖5 兩種藥頭剖面的空孔直徑

3.3 討論

兩種藥頭進(jìn)行的發(fā)火過(guò)程試驗(yàn)中，無(wú)論是在敞開(kāi)還是密閉條件下，B型藥頭發(fā)火比A型快，且發(fā)火精度更好。原因在于橋絲通電加熱點(diǎn)火藥過(guò)程中，點(diǎn)火藥頭內(nèi)部的空孔不利于橋絲向藥劑傳熱，B型藥頭內(nèi)部空孔平均直徑是158.3 um，而A型藥頭的是219.2 um，空孔直徑越大，藥劑受熱越不均勻，這就造成A型藥頭的發(fā)火精度低于B型藥頭。

由表2可見(jiàn)，A型藥頭與B型藥頭各自在敞開(kāi)和密閉狀態(tài)下，發(fā)火時(shí)間基本不變，但是密閉條件下的發(fā)火精度明顯提高。敞開(kāi)和密閉狀態(tài)下的發(fā)火時(shí)間差距不大，是因?yàn)槊荛]環(huán)境藥頭剛開(kāi)始發(fā)火時(shí)產(chǎn)生的氣體與熱量較少，敞開(kāi)與密閉兩種狀態(tài)均可看做常壓，所以發(fā)火時(shí)間沒(méi)有明顯差別；密閉條件下的發(fā)火精度得到提高，是由于環(huán)境封閉，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體和熱量不易散失，反應(yīng)區(qū)的溫度和壓強(qiáng)迅速上升，進(jìn)一步提高了點(diǎn)火藥反應(yīng)的速率，縮短藥頭的爆燃時(shí)間，提高發(fā)火精度。

4 結(jié)論

電藥頭的發(fā)火時(shí)間和發(fā)火精度與藥頭內(nèi)部的空孔直徑有關(guān)，空孔直徑越小，藥頭中藥劑之間的結(jié)合越緊密，發(fā)火時(shí)間越短，精度越高。

密閉條件下，藥頭的發(fā)火時(shí)間較敞開(kāi)條件下略有增大，但發(fā)火精度有明顯提高。

本實(shí)驗(yàn)采用高速攝像測(cè)量系統(tǒng)，可以直接觀測(cè)到藥頭的發(fā)火過(guò)程，精確計(jì)算發(fā)火時(shí)間，可以應(yīng)用到延期體延期精度的研究中。

[1] 史山群.國(guó)外火工品[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，1977.

[2] 陳守文，成一，張贊鋒，等.涂覆式橋絲電點(diǎn)火頭的研究[J].火工品，2002(3)：15-17.

[3] 胡先云,馬志鋼,林懷榮,等.高氯酸鉀粒度對(duì)電引火藥頭發(fā)火時(shí)間影響[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2014(4):9-12.

[4] 蔡瑞嬌.火工品設(shè)計(jì)原理[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，1997.

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2016-08-30

黃孝楠(1989-)，男，安徽宿州人，研究生，研究方向?yàn)槊裼帽破鞑呐c應(yīng)用，電話(huà)：13063472730。

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1671-4733(2016)05-0004-03

10.3969/j.issn.1671-4733.2016.05.002