火工品第六章炮弹雷管

1、第六章第六章 炮弹雷管炮弹雷管国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl6.1 概述l炮弹雷管按其激发冲能的形式来分，可分为下列几种：国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl6.2 对炮弹雷管的战术技术要求 l1.1.足够的足够的起爆能力起爆能力 l 雷管的起爆能力对具体的弹药有不同的要求，应该保证被引爆的炸药能达到正常爆轰。l2.2.合适的合适的感度感度 l 雷管的感度要适当，一方面要保证作用的确实性而不得在规定的输入能量时瞎火

2、，另一方面还要保证使用时的安全。 l3.3.发射时和弹碰击障碍物时对震动的发射时和弹碰击障碍物时对震动的安全安全性性国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 弹丸的直线加速度对引信中的火工元件将产生直线加速度惯性力，其大小为： 式中：P膛压/Pa Q弹重/kg D弹径/m W火工品重/kgl 对一定弹丸和火炮来说，直线加速度所产生的惯性力只与火药气体的压力有关，膛压最大时惯性力为最大。为了计算弹丸直线加速度所产生惯性力的最大值，需用到所谓的直线解除保险系数k1，决定单位重量零件在发射时所产生的最大惯性力。42D

3、QWPF4/2maxmax1DQPWFk 。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 直线解除保险系数对一定火炮、弹丸、装药来说是个常数，可用来计算引信中雷管在发射时所产生的最大惯性力： k1为一定值l4.4.运输和勤务处理中的运输和勤务处理中的安全性安全性l5.5.长期贮存的长期贮存的安定性安定性 WkF1max国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl6.3 炮弹雷管的结构和命名 国防科技学院国防科技学院School of

4、National Defence Science and Technologyl6.4 雷管爆炸过程和输出特性的分析爆燃爆燃-爆炸爆炸-爆轰爆轰国防科技学院国防科技学院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 雷管的输出能量输出能量有三种形式，即雷管爆炸后生成的爆炸产物，雷管产生的破片和在介质中传播的冲击波。l 其中以冲击波和破片为主，在直接接触时以冲击波为主，在有一定空隙时以破片为主，而爆炸生成物在雷管和炸药直接接触时与冲击波结合共同起作用，在远距离时的作用远不如另外两个因素

5、。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl爆炸产物：爆炸产物： PH=0D2/4l 0=1.6gcm-3，D=7000ms-1，则计算的结果近似为9.81GPa。 l 产物膨胀时，压力随密度的负三次方变化，而密度随膨胀距离迅速减小，l Pr0-9 ，若产物膨胀到雷管直径大小时，压力就下降到原来的1/500，（19.6MPa）国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl冲击波：冲击波：l 雷管爆炸爆轰波作用于底壳冲击波，冲击波随距离

6、迅速下降，所以作用距离也不大。l破片破片: :l 速度先随距离增加而增加，一定距离后又下降，因此在一定距离内是起爆的主要力量。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 6.5 炮弹雷管的设计l步骤：步骤：u分析分析雷管的用途和使用条件，明确雷管的战术技术要求-设计依据u分析结构与性能的关系，并参考已定型雷管的结构，确定雷管的结构参数-初步方案设计初步方案设计u根据初步方案进行试验研究试验研究u修正修正试验，并经大量试验提高可靠性，直至所有指标都符合要求，完成雷管的设计。包括药剂设计、管壳和加强帽设计国防科技学院国

7、防科技学院School of National Defence Science and Technology6.5.16.5.1雷管装药设计和选择雷管装药设计和选择1.1.被发装药的设计被发装药的设计 （1）炸药性质的影响 雷管起爆能力 炸药的威力 爆速 临界直径和极限直径用途：用途：起爆炸药起爆炸药使用条件：使用条件：被原发装被原发装药引爆药引爆原则：原则：保证起爆能力保证起爆能力再调整感度再调整感度国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology表 4.5.1.1 临界直径、极限直径和晶粒尺寸关系 炸药名称 装药密度

8、/ gcm-3 晶粒尺寸/mm 临界直径/mm 极限直径/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 影响炸药的临界直径和极限直径的因素有：a.a.炸药的晶体尺寸炸药的晶体尺寸晶体尺寸越小，临界直径和极限直径也越小国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl b.b.装药密度。装药密度。l 临界直径和极限直径随密度增大而大大减小，而且它们之间

9、的界限也减小。l 梯恩梯临界直径与密度的关系1-0.20.7mm 2-0.050.07mm国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl c.c.外壳外壳l 有外壳时，临界直径和极限直径要比无外壳时小，且外壳强度越大，临界直径和极限直径就越小。 表 4.5.1.2 外壳对临界直径的影响 炸药名称 外壳 密度/ gcm-3 晶粒/mm 临界直径/mm 黑索今 无外壳 1.00 0.18 4.4 黑索今 有薄壁玻璃管 1.00 0.150.025 1.2 泰安 无外壳 1.00 0.18 3.2 泰安 有薄壁玻璃管 1.

10、00 0.10.025 0.9 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 炸药炸药稳定爆轰的条件稳定爆轰的条件：l 1 1、直径直径至少大于临界直径，一般应大于极限至少大于临界直径，一般应大于极限直径；直径；l 2 2、高度高度应大于爆速增长所需要的高度。应大于爆速增长所需要的高度。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl（2）装药有效飞散量的影响 l 雷管起爆传爆药或爆炸装药有两个必要条件：l a. 雷管被发装药的轴向爆速大于

11、被起爆装药（传爆药或爆炸装药）的临界爆速；l b. 雷管被发装药借助于其化学反应中放出的能量，使其起爆冲击波阵面保持必要的压力。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology有效装药高度与药柱长度的关系 有效深度所围成的圆锥体的部分炸药即为有效装药飞散量，圆锥体的高度即为有效深度Le 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 有效装药高度Le与药柱直径和之间的关系为： tgdLe2理论上装药的径向稀疏波平均速度约等于装药爆速D的二分之

12、一，因此可以由下式确定：DDarctg2因此，Led国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 雷管有效装药示意图 （1） (2) (3) tgdL2/tgdL2/tgdL2/国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 对于装药有外壳时，疏波不能自由入侵，或者要等壳体破裂后才入侵，所以Led。 l 在雷管的起爆条件下，有经验公式Le=4L/9，即有效装药长度Le随雷管装药长度L的增大而增大。当L=9d/4时，有效装药长度就趋于定值(即

13、L雷管长度再增加，Le不变)。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl（3）装药起爆表面的影响 l 当装药长度大于满足爆速增长所需要的某一长度时，药量增大时就只是增大了其直径。 l 雷管直径增大就等于起爆层中化学反应区有效深度的直径增大，因而装药的有效飞散量增大，起爆能力也增大。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 以上说明了爆速、有效飞散量和起爆表面对起爆能力的影响 :l a.高度应大于其炸药爆速增长所需的高度；l b

14、.直径应大于其装药所需的极限直径；l c.在满足a、b时，直径增加，起爆能力就增大；l d.在满足a、b、c时，增大h/d，对轴向起爆来说有一限度即1.5。当不仅利用轴向起爆，而且还利用径向起爆时，h/d大，起爆能力就大。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology(4)被发装药所受压力的影响 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 压力的选择要考虑以下几点：l a.兼顾考虑起爆能力与起爆感度；l b.对雷管耐震动要求；l c.工艺可行性。国防科技学院国防科技学院School of Na

15、tional Defence Science and Technologyl2.2.原发装药的设计原发装药的设计l 用途：引爆被发装药l 使用条件：被外界适当的能量引燃（引爆）l （1）药剂性质l （2）药量-极限药量 药剂性质l 产品纯度l 压药压力：被发装药l 原发装药l 晶形及结晶大小l 管壳加强帽等国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl （3）压力l 火焰作用时一般密度小，火焰感度就大，容易点燃，可是承受发射时的震动的安全性差，使用不安全，或容易造成药粒间相互摩擦，掉药粉，引起事故。同时压力过小，起爆

16、能力降低，造成雷管的威力不足。 l 针刺作用时原发装药压力过大或过小都是不合适的。在一定范围内，压力增大，其感度增大。但是，压力过大，感度就会降低。一般合适的压力范围为107.9127.5MPa。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 装药设计小结：l 确定被发装药的原则是在保证威力要求的前提下，起爆感度越大越好。落实在以下几点：l （1）药剂种类。威力（爆速）应大，对于起爆感度大的猛炸药，应考虑安全性问题。l （2）药量、形状、尺寸。有一起码的临界药量。在此基础上增加药量，轴向起爆时h/d1.5才有意义；

17、如果也用径向起爆能力，就不受h/d1.5的限制。l （3）压力。为了解决密度大时起爆能力大而起爆感度小的矛盾，雷管装药采用分层压装。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 确定原发装药的原则是在保证合适感度（火焰或针刺感度）的前提下威力越大越好。落实在以下几点：l （1）药剂种类。使用氮化铅加斯蒂酚酸铅或氮化铅加针刺药。l （2）药量。药剂种类一定后，药量体现其一定的威力。应参考极限装药量，而一般应至少比极限装药量大25%30%。l （3）压力。以合适的感度为依据，并考虑发射时对震动的安全性。国防科技学院国防

18、科技学院School of National Defence Science and Technologyl6.5.2 6.5.2 雷管壳和加强帽的设计与选择雷管壳和加强帽的设计与选择l 1.1.雷管壳影响雷管性能的因素雷管壳影响雷管性能的因素 l （1 1）管壳的）管壳的材料材料l 坚固的雷管壳能缩短爆速增长期，因而提高雷管的起爆能力；反之，若材料不坚固，会因管壳破裂而使稀疏波侵入，这样就延长了爆速的增长期，可能造成雷管起爆不完全。 l （2 2）雷管壳的）雷管壳的厚度厚度l 雷管壳较厚时，爆速增长期短，雷管中原发装药起爆被发装药时所需的极限装药量就小；而雷管壳较薄时，会延长爆速的增长期，可

19、能发生不完全爆轰，因而降低雷管的起爆能力。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl （3 3）管壳的）管壳的形状形状l 雷管壳的高度和之间能够应取一定的比例，使得装药一定时得到好的爆炸效果。 l 2.2.加强帽影响雷管性能的因素加强帽影响雷管性能的因素 l （1 1）加强帽的）加强帽的材料材料 l （2 2）加强帽的）加强帽的长度长度表 4.5.2.1 加强帽的长度与极限装药量的关系 管壳及加强帽材料 加强帽进入 TNT 的深度/mm 极限装药量/g 铜 0.06 0.38 铜 0.10.15 0.38 铜 1

20、.6 0.36 铜 4.0 0.32 铜 6.0 0.30 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl （3 3）加强帽的）加强帽的外径外径l （4 4）加强帽的）加强帽的孔径孔径 l 3.3.设计雷管时管壳和加强帽的确定设计雷管时管壳和加强帽的确定 l 原则是：以药剂为主，并把管壳和加强帽有利于雷管性质的因素结合起来，最终落实于选材料和确定尺寸。 l 选择材料的依据是：a.不与药剂起作用，相容性好；b.易于成型；c.有助于雷管的性能。l 雷管外廓的大小决定于引信中雷管室的大小。内径决定于被发装药的直径，长度由原

21、发装药和被发装药的长度决定。加强帽的外径决定于雷管壳的内径，加强帽的孔径、长度应有利于雷管的性能，有利于雷管的感度，加强雷管的作用和耐发射时的震动。l 雷管壳厚能减少侧向能量损失及提高发射时的耐震动性。加强帽应从加强雷管的作用、耐发射时的震动及调整感度（针刺雷管）来考虑。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology1一管壳;2一装药加强帽; 3一黑索今LZ-4BLZ-4CLZ-4D国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 6.6 雷管装

22、配工艺介绍l6.6.1 6.6.1 生产工艺流程生产工艺流程这里介绍LZ4的生产工艺流程。 加强帽装针刺药压药装氮化铅装覆盖猛炸药压药退出去浮药检验 管壳装入模装猛炸药压药装松装药 入库包装检验分筛滚光退出压合 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl6.6.2 6.6.2 质量分析质量分析l 这里讨论几个经常发生的质量问题： 瞎火、半爆、小孔、刮铝和加强帽移动瞎火、半爆、小孔、刮铝和加强帽移动。l 1.瞎火： l 2.半爆： l 3.刮铝： l 4.加强帽移动超过量： l 5.感度曲线不合格，这是指针刺雷管的

23、针刺感度，所谓不合格即感度发生变化，这个原因很多，可以参考火帽一章中的感度部分。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 6.7 雷管检验l 炮弹引信雷管的例行检验有以下几项：即感度、起爆能感度、起爆能力、运输震动安全、马歇特击锤、贮存安定性力、运输震动安全、马歇特击锤、贮存安定性。l 针刺雷管试验用落锤仪1-导轨 2-落锤 3-击针 4-爆炸小室 5-套筒 6-通风室国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 雷管起爆能力的试验

24、方法有很多种，归纳起来可以分为直接法和间接法。 l 直接法测起爆能力一般有三种：l 用铅板损失量和钝感剂的百分数来评定起爆能力 铅板法实验装置示意图1-雷管 2-药柱 3-铅板 4-钢板 雷管起爆能力曲线示意图雷管起爆能力曲线示意图国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 铜柱压缩法l 此法将药柱爆炸的机械作用以猛度计上铜柱的压缩量来表示。l 铜柱（直径为8mm、高为13mm或直径为7mm、高为10.5mm）放在猛度计活塞的下面，为了防止活塞受到爆炸作用，在活塞上放一块钢垫板，在钢垫板上再放两块厚4mm的铅板。

25、在两铅板上放有带雷管的药柱。药柱用固定于底座上的绳子拉紧固定。试验结果以爆炸后的铜柱的压缩量作为雷管起爆能力的标准。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology猛度计试验装置图 1-导火索 2-雷管 3-梯恩梯炸药柱 4-钢板 5-活塞 6-定向圆筒 7-铜柱 8-上底 9-下底国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl 用铜板上熄灭爆炸的长度来表示 铜板实验示意图1-雷管 2-被起爆的装药 3-铜板 4-熄灭爆炸长度国防科技学院国防科

26、技学院School of National Defence Science and Technologyl 此外，钢凹法、铝块凹痕法。l 目前，又研究了一种相对动态测量雷管爆炸过程的测试方法，能测得火工品输出威力的冲量值和动态过程，这不仅有利于雷管及传爆序列的设计，还有利于火工品生产过程的质量控制，便于对火工品输出性能的验收。 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology（4）威力智能测试系统国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology2-

27、雷管 3-垫片 4-垫片 5-活塞筒 6-液压油 7-传感器 8-保护箱国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology1-击针 2-雷管 3-垫片 4-垫片 5-活塞筒 6-液压油 7-传感器 9-落球式针刺感度仪 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technologyl ZC-1 雷管的输出端为点火药，不含猛炸药；ZC-2 雷管的输出端为猛炸药；ZC-3雷管是延期雷管，延期时间范围为723ms。l 在试验过程中，三种雷管均未加套筒，根据其各自的感度要求选择激发能量，ZC-1、ZC-2、ZC