CN109085319A - 一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，本方法采用炸药环结构的一维冲击试验，通过中心药柱的爆轰实现冲击分解型温压炸药的冲击分解分散，以错位放置的气体检测器测定可燃气体浓度，直接评价冲击分解效应，通过高速摄影的火球大小和残渣飞散范围评价冲击分散效应。解决冲击分解型温压炸药的冲击分解分散效应评价问题，优点是：一次试验表征冲击分解分散、表征参数直接有效、操作简单、成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于炸药爆轰性能评价技术领域，具体涉及一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法。
背景技术
冲击分解型温压炸药是一种新型的温压炸药，与常见温压炸药采用镁、铝、硼等金属不同，冲击分解型温压炸药所采用的燃料为碳硼烷、金属氢化物等反应活性较高的物质，这类燃料在中心药柱爆轰后的冲击波、热冲击作用下会向外分散，同时伴随着分解，形成亚稳态的中间产物，这些中间产物与空气充分混合后，在爆轰温度及压力作用下会发生剧烈反应，释放大量的热、光、压力。由于分解过程的反应速率低于传统温压炸药铝粉氧化反应的反应速率，因此冲击分解型温压炸药展现出更长时间尺度的后燃效应，同时由于反应时间的延长空间分散范围也更广，展现出优良的应用前景。
冲击分解型温压炸药基于新的爆炸反应动力学设计理念，通过筛选燃料在冲击作用下的分解反应，调控燃料燃烧的反应速率，延长后燃效应的持续时间并扩大作用范围。冲击分解型温压炸药的核心技术特点是冲击分解及分散，一方面需要燃料能够分解产生可以燃烧的气体产物，另一方面则要求这些可燃气体产物能够分散到一个大的空间范围。只有获得良好的分解分散效应，才能实现冲击分解型温压炸药理想的体爆轰效果。但是由于冲击分解型温压炸药还处于技术研发阶段，目前尚没有评价冲击分解分散效应的方法，这对冲击分解型温压炸药的配方研发极为不利。
发明内容
为了解决冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应的评价，本发明提供一种冲击分解分散相结合的冲击分解型温压炸药评价方法。
为实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：
一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，其特征在于，包括试样1、起爆线2、起爆器3、支架4、气体检测器5、高速摄影6。其中试样1采用药环结构，包括中心药柱1-1、冲击分解型温压炸药1-2、壳体1-3和雷管1-4，通过中心药柱1-1爆轰实现对冲击分解型温压炸药1-2的一维冲击试验，在试样同等高度处放置4～5个气体检测器5，测定冲击分解产生可燃气体的浓度，评价冲击分解效应，通过高速摄影及现场残渣飞散范围评价冲击分散效应。
具体包括如下步骤：
步骤1：将冲击分解型温压炸药1-2装填入壳体1-3外环，将中心药柱1-1装填入壳体1-3中心。通过棉线将试样1悬挂在支架4横臂下方，保持试样竖直，放置起爆线2；
步骤2：通过重锤确定试样1中心在地面的投影，在距离试样1地面投影中心2m～4m处设置4～5个气体检测器5安装点；
步骤3：安装气体检测器5，保证气体检测器5的进气口中心与试样1中心在同一高度，气体检测器5相互之间无遮挡；
步骤4：在距离试样1地面投影中心5m～6m处设置高速摄影6安装点；
步骤5：安装高速摄影(6)，保证高速摄影(6)窗口与试样(1)中心在同一高度，高速摄影(6)与试样(1)之间无遮挡物，在试样中心处利用卷尺测量高速摄影(6)视窗高度对应的实际垂直高度，确定比例尺为实际垂直高度÷高速摄影(6)视窗高度；
步骤6：连接雷管1-4和起爆线2，在中心药柱1-1中安装雷管1-4；
步骤7：通过起爆器3起爆雷管1-4；
步骤8：可燃气体浓度从气体检测器(5)读取、火球直径利用高速摄影(6)视窗中最大火球图像直径×比例尺计算，现场测量残渣最远处距离，作为分散范围。
所述冲击分解型温压炸药1-2为粉状炸药或药柱，壳体1-3为尼龙或PVC材质的带底双层圆柱环结构，高40mm～60mm，中心圆环内径40mm～60mm，外环内径80mm～100mm，中心圆环壁厚4mm～6mm，外环壁厚2mm～4mm，底厚2mm～4mm。所述气体检测器5检测对象为一种可燃气体，一般为氢气、甲烷、乙烯等气体中的一种，根据检测对象分解产生的特征可燃气体种类选择，检测分辨率1ppm。所述高速摄影6拍摄速度不低于5000fps，记录时间长度不小于0.1ms，试验现场的风速不高于5.4m/s。
其技术特点：冲击分解型温压炸药中的非金属燃料在爆炸冲击作用下，分解产生可燃气体产物，这些产物与空气混合之前不再继续反应，随着中心药柱爆轰产物的扩散，这些中间产物与空气混合后，能再点火并增长至爆燃或爆轰。基于上述冲击分解型温压炸药的技术特点，本方法采用药环装药结构，将三维简化为一维，试验布置简便快捷。采用气体检测器针对性的测定冲击分解型温压炸药中非金属燃料分解产生的可燃气体的浓度，直接评价冲击分解效应。针对研发阶段冲击分解型温压炸药可能出现的息爆现象，采用高速摄影拍摄火球和测量残渣分散范围的双策略来表征冲击分散效应。基于三方面的试验数据综合评价冲击分解分散效应。
有益效果：本发明一是解决了新型冲击分解型温压炸药的冲击分解分散效应评价问题，采用药环式对称结构，简化为一维冲击分解分散过程，实现对冲击分解分散效应的评价。二是利用气体检测器、高速摄影、残渣分布范围等多种方式从多角度、多参数评价冲击分解分散效应。具有如下优点：
(1)一次试验表征冲击分解分散，通过多种表征手段在一次冲击试验中完成对冲击分解效应和冲击分散效应的评价；
(2)表征参数直接有效，基于冲击分解型温压炸药的爆轰反应动力学过程选择了直观的表征参数，以冲击分解的典型可燃气体浓度为表征冲击分解效应的参数，以火球大小和残渣分散范围作为表征冲击分散效应的参数，直接表征冲击分解分散效应；
(3)试验方便、装配简单。采用一维等效试验的药环装药结构，试验所用的冲击分解型温压炸药可以采用粉状或成型药环，气体检测器安装方便，总体试验装配简单、试验方便，可以快速评价冲击分解型温压炸药的冲击分解分散效应；
(4)成本低廉。所用试验装置的材质为常见的PVC、尼龙、金属等易得材料。
附图说明
图1是本发明的冲击分解型温压炸药冲击分解分散布局示意图。其中1-试样，2-起爆线，3-起爆器，4-支架，5-气体检测器，6-高速摄影。
图2是试验装置俯视图。
图3是试样装配结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
本发明的一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，具体步骤如下：
步骤1：将冲击分解型温压炸药1-2装填入壳体1-3外环，将中心药柱1-1装填入壳体1-3中心。通过棉线将试样1悬挂在支架4横臂下方，保持试样竖直，放置起爆线2；
步骤2：通过重锤确定试样1中心在地面的投影，在距离试样1地面投影中心4m～5m处设置4个气体检测器5安装点；
步骤3：安装气体检测器5，保证气体检测器5的进气口中心与试样1中心在同一高度，气体检测器5相互之间无遮挡；
步骤4：在距离试样1地面投影中心5m处设置高速摄影6安装点；
步骤5：安装高速摄影6，保证高速摄影6窗口与与试样1中心在同一高度，高速摄影6与试样1之间无遮挡物，在试样中心处利用卷尺测量高速摄影(6)视窗高度对应的实际垂直高度，确定比例尺为实际垂直高度÷高速摄影(6)视窗高度，计算的比例尺为20；
步骤6：连接雷管1-4和起爆线2，在中心药柱1-1中安装雷管1-4；
步骤7：通过起爆器3起爆雷管1-4；
步骤8：可燃气体浓度从气体检测器(5)读取，结果如表1所示，火球直径利用高速摄影(6)最大火球图像与步骤5确定的比例尺计算为2.52m，现场测量残渣距试样中心最远距离2.36m，作为分散范围。
冲击分散温压炸药1-2为奥克托今与十氢十硼酸双四乙基铵质量比1:1制作的粉状炸药，质量100g。中心药柱1-1为含铝炸药，配方质量比为RDX 80％，Al 15％，粘结剂5％，压制成直径40mm，质量80g的药柱。壳体1-3为PVC材质，高40mm，中心圆环内径40mm，外环内径80mm，中心圆环壁厚4mm，外环壁厚2mm，底厚2mm。气体检测器5为乙烯检测器。试样距离地面1.3m。气体检测器数据如下表所示。
表1气体检测试验结果
实施例2：
一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，装配步骤及中心药柱1-1的配方同实施例1，冲击分散温压炸药1-2配方质量比为奥克托今35％，十氢十硼酸双四乙基铵60％，粘结剂5％，压制成外径80mm，内径48mm的药柱，质量180g，中心药柱1-1为含铝炸药，配方质量比为RDX 80％，Al 15％，粘结剂5％，压制成直径40mm，质量80g的药柱。壳体1-3为PVC材质，高40mm，中心圆环内径40mm，外环内径80mm，中心圆环壁厚4mm，外环壁厚2mm，底厚2mm。气体检测器5为乙烯检测器。试样距离地面1.3m。结束后高速摄影测得的火球直径为3.22m，现场测量残渣距试样中心最远距离3.22m，作为分散范围。气体检测器数据如表2所示。
表2气体检测试验结果
实施例3：
一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，装配步骤及中心药柱1-1的配方同实施例1，冲击分散温压炸药1-2为粉状氢化铝，质量200g，中心药柱为含铝炸药，配方质量比为RDX 80％，Al 15％，粘结剂5％，压制成直径60mm，质量200g的药柱。壳体1-3为尼龙材质，高60mm，中心圆环内径60mm，外环内径100mm，中心圆环壁厚6mm，外环壁厚4mm，底厚4mm。气体检测器5为氢气检测器。试样距离地面1.3m，结束后高速摄影测得的火球直径为2.12m，现场测量残渣距试样中心最远距离2.41m，作为分散范围。气体检测器数据如表3所示。
表3气体检测试验结果
Claims (5)
1.一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，其特征在于，包括试样(1)、起爆线(2)、起爆器(3)、支架(4)、气体检测器(5)、高速摄影(6)。其中试样(1)采用药环结构，包括中心药柱(1-1)、冲击分解型温压炸药(1-2)、壳体(1-3)和雷管(1-4)，通过中心药柱(1-1)爆轰实现对冲击分解型温压炸药(1-2)的一维冲击试验，在试样同等高度处放置4～5个气体检测器(5)，测定冲击分解产生可燃气体的浓度，评价冲击分解效应，通过高速摄影及现场残渣飞散范围评价冲击分散效应。
具体包括如下步骤：
步骤1：将冲击分解型温压炸药(1-2)装填入壳体(1-3)外环，将中心药柱(1-1)装填入壳体(1-3)中心。通过棉线将试样(1)悬挂在支架(4)横臂下方，保持试样竖直，放置起爆线(2)；
步骤2：通过重锤确定试样(1)中心在地面的投影，在距离试样(1)地面投影中心2m～4m处设置4～5个气体检测器(5)安装点；
步骤3：安装气体检测器(5)，保证气体检测器(5)的进气口中心与试样(1)中心在同一高度，气体检测器(5)相互之间无遮挡；
步骤4：在距离试样(1)地面投影中心5m～6m处设置高速摄影(6)安装点；
步骤5：安装高速摄影(6)，保证高速摄影(6)窗口与试样(1)中心在同一高度，高速摄影(6)与试样(1)之间无遮挡物，在试样中心处利用卷尺测量高速摄影(6)视窗高度对应的实际垂直高度，确定比例尺为实际垂直高度÷高速摄影(6)视窗高度；
步骤6：连接雷管(1-4)和起爆线(2)，在中心药柱(1-1)中安装雷管(1-4)；
步骤7：通过起爆器(3)起爆雷管(1-4)；
步骤8：可燃气体浓度从气体检测器(5)读取、火球直径利用高速摄影(6)视窗中最大火球图像直径×比例尺计算，现场测量残渣最远处距离，作为分散范围。
2.如权利要求1所述的一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，其特征在于所述冲击分解型温压炸药(1-2)为粉状炸药或药柱，所述壳体(1-3)为尼龙或PVC材质的带底双层圆柱环结构，高40mm～60mm，中心圆环内径40mm～60mm，外环内径80mm～100mm，中心圆环壁厚4mm～6mm，外环壁厚2mm～4mm，底厚2mm～4mm。
3.如权利要求1所述的一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，其特征在于：所述气体检测器(5)检测对象为一种可燃气体，氢气、甲烷、乙烯气体中的一种，根据检测对象分解产生的特征可燃气体种类选择，检测分辨率1ppm。
4.如权利要求1所述的一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，其特征在于：所述高速摄影(6)拍摄速度不低于5000fps，记录时间长度不小于0.1ms。
5.如权利要求1所述的一种冲击分解型温压炸药冲击分解分散效应评价方法，其特征在于：试验现场的风速不高于5.4m/s。
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