起爆器材课件

第一章绪论

《起爆器材》课程简介

安徽理工大学起爆器材学科（课程）源远流长，由我国著名民用爆破器材教育家张金城教授创建于上世纪70年代。

因张教授身体力行，后经高国振和胡学先教授等的不懈努力，起爆器材学科（课程）组形成并传承了思想活跃、学风严谨的优良传统，在科研和教学方面成果卓著，加强理论基础和注重实际应用，生产技术与安全并重，在国内有较大影响。

课程内容体系

本课程是安徽理工大学弹药工程与爆炸技术专业的必修课，其任务是使学生掌握起爆器材的基础理论，为他们将来从事弹药工程与爆炸技术的研究、设计、使用和安全管理等工作打下起爆理论与应用专业知识的基础。学生情况

起爆器材本身是一门研究起爆与点火器材的性能、结构和设计理论，介绍生产工艺和控制产品质量，并为保证安全工作提供理论指导和实施方法的课程。毕业生逐年扩招，每年有一个班左右的国防生。毕业生一直供不应求，从创办专业之初每年招30人到目前每年招240余人，是安徽理工大学招生人数最多的专业之一。起爆器材

INITIATIONMATERIALS

/InitiatingDevices

授课：谢兴华教授电话箱：xhxie@AQQ号：363092240办公：火工楼307

/~xhxie/

安徽理工大学化学工程学院

第一章绪论

1课程的目的内容

原材料？1）理论估算要求

参数结构？参数？2）试验方案工艺？安全？3）修正方案试验验收？4）设计定型，一定批量考核

第一章绪论

选题获取和积累科学事实进行科学抽象和提出假设检验假设建立理论体系（想象就是财富）

人因工程学（HumanFactorsEngineering）

主要内容：各种起爆方式，基本理论；各种起爆器材，设计的基本规律。

定义：

起爆器材是装有少量炸药或烟火药，受外界刺激后发生燃烧或爆炸，产生能量用于点燃火药或引爆炸药，做机械功或产生特种效应的一次性使用的元器件和装置的总称（装火炸药的器件）。又称火工品。作用：1）产生热冲能或爆炸冲能点燃火药或引爆炸药；2）作为独立能源做功。第一章绪论

民用：

工程爆破中将炸药起爆，也可单独使用。矿用起爆器材：大量雷管

大量药包

定向爆破爆炸拆除、爆炸加工、射钉弹、爆炸开关、爆炸切割、微爆破医疗、汽车防撞气囊，还有爆炸压实和爆炸合成等。

第一章绪论

军用：

用于组成弹药点火引爆系统，用于爆炸切割分离产生气体，瞬时供热，遥控开关，座椅弹射。起爆器材使用一般组成爆炸序列在武器使用中构成激发系统。Initiatingexplosivedevicesandpyrotechnicdevice.第一章绪论

如炮弹，撞击火帽

点火药

扩燃药

发射药

发射弹丸传火序列（lowexplosivetrain）。传爆序列（highexplosivetrain）。击针

针刺雷管

导爆药

传爆药

战斗部装药。第一章绪论

2起爆器材的发展史、分类与要求

起爆器材发展史：伴随火药、炸药、武器及烟火技术而发展起来的。第一章绪论

黑火药时代：唐代大医药学家孙思邈(581-682年)在《孙真人丹经》中，记载了世界上最早的火药配方：硫磺、硝石、皂角一起烧的硫磺伏火法。第一章绪论

又有学者认为：火药发明不会迟于东汉时期，否则魏伯阳是不可能归纳出这一大类爆炸反应的。《参同契》中强调指出，即使是“八公捣炼，淮南执火”也没法避免“飞龟舞蛇”的发生。八公是西汉淮南王召致的八位方士，现传下来的有八公（三十六水法）。能否认为淮南王时期就已掌握了火药的秘密呢？第一章绪论

南北朝时，萧绮在录《拾遗记》时引述《淮南子》云：“含雷吐火之术，出于万毕之家”（今本《淮南子》中此文已佚）。萧绮还论述了“方毳羽于洪炉，炎烟火于冰水”是“书籍之所未详”。这说明在淮南王时期，已有将火药用于幻术的传闻。可能在已失传的《淮南万毕术》中会有更详细的记述。炼丹家们发明了火药，最初是用于戏术或恶作剧，后来才逐渐转用于军事。同学们在黑火药发明地-淮南，系统学习火工知识也是一种缘分。第一章绪论

1867年前全部使用黑火药，引燃或引爆黑火药的器材有引火捻、引火绳、导火索等。1219年

阿拉伯

欧洲17世纪

雷汞（第一种起爆药）19世纪

击发药1814年

火帽第一章绪论

雷管的发明及其重要性：1864年

诺贝尔用雷汞装入铜管内制成雷管1867年用雷管起爆猛炸药成功，结束了黑火药时代。例如，起爆爆了以下炸药：代那买特（硅藻土、硝化甘油）炸药爆胶（硝化棉、硝化甘油）炸药苦味酸炸药：梯恩梯炸药等雷管是打开猛炸药能源的钥匙。第一章绪论

雷管发展概况：开始制成的为只装雷汞的结构简单的单装雷管，共分10号（装雷汞0.3g～3.0g不等），多用6号及8号。1864年单装火雷管1881年瞬发电雷管1907年叠氮化铅，目前起爆性能最好的起爆药第一章绪论

1920年复装雷管（开始装梯恩梯、特屈尔）1924年加强雷管（加强帽，黑索今、太安）1927年秒延期电雷管（延期元件为导火索）1930年秒及半秒延期电雷管(微气体延期药)1945年毫秒延期电雷管1950年抗杂电雷管、油井雷管1970年导爆管雷管第一章绪论

1980年后：爆炸桥丝电雷管、半导体桥点火头与半导体桥雷管、无起爆药雷管、冲击片雷管、磁电雷管、编号雷管、无线电雷管、激光雷管、数码电子雷管、刚性电引火以及导爆管非电雷管等。第一章绪论

索管状器材发展概况：1831年毕克佛尔德发明毕氏导火索1840年防水导火索1879年铅皮导爆索1919年棉线导爆索1970年后塑料导爆管、细径导爆索、塑料导爆索

第一章绪论

国内产品介绍：火雷管、电雷管、导爆管雷管，火雷管约占一半。电雷管的感度，可分普通型A(敏感型)、钝感型(U)、高钝感型(R)、特钝感型(P、HU)四类。在延期雷管方面，有毫秒延期、1／4秒延期、半秒延期、秒延期四种类型，高精度毫秒雷管和电子延期雷管。第一章绪论

工业导火索从产品结构上看，主要是三层纸条棉纱导火索，装黑火药有木炭、石碳两种类型。工业导爆索主要为棉纱型，少部分为塑料型。塑料导爆管按爆炸后颜色是否变化分变色和不变色，按强度有普通和复式两种。国内起爆器材

第一章绪论

分类：

起爆器材按输出特性分引爆器材和引燃器材。引爆器材分各种雷管、导爆索、继爆管和起爆具。引燃器材分各种导火索、引火管（头）和导爆管。雷管分非电雷管和电雷管。

非电雷管分火雷管和导爆管（非电）雷管，导爆管非电雷管又分瞬发、毫秒延期（延时）雷管。电雷管分瞬发和延期（延时）雷管，瞬发又有普通型和煤矿型，延期（延时）又分秒及半秒延期和毫秒延期，毫秒延期又分普通型和煤矿型。

索管状器材分导火索、导爆索和导爆管。

导火索分普通型和延期型。

导爆索分普通型、煤矿型和特殊型。

导爆管按爆炸后颜色是否变化分透明和变色导爆管，按强度分普通型和高强度导爆管。

按输入能量形式分热、光、电、冲击、机械。热：火焰雷管机械：针刺雷管冲击波：飞片雷管电：桥丝电雷管光：激光雷管起爆器材主要介绍热爆炸理论，论述机械起爆、冲击波起爆、电起爆和光及激光起爆的机理，可靠性理论与抽样检查方法，相关国内外进展、产品质量控制与安全生产技术。

特点：“制造安全性”与“作用可靠性”矛盾，综合优化，安全第一。实现科学性、可行性和经济性三原则的辩证统一。

起爆器材设计具体原则：

1）安全性原则要求尽可能低的安全失效率。

2）可靠性原则一般要求高的作用可靠性。

3）协调性原则除单个产品性能外，还要考虑传爆序列相关系统要求。

4）继承和创新融合性原则创新尽量采用成熟技术，或多数成熟技术与少数新技术结合。

5）最佳效费比原则（效能/费用）要高，贯彻低成本原则。

6）标准化原则通用化、系列化、模块化，采用制式药剂或制式起爆器材。教学参考书：[1]谢兴华，颜事龙，杨祖一.起爆器材.合肥：中国矿业大学出版社，2009.3[2]王丽琼,冯长根,杜志明.有限空间内爆炸和点火的理论与实践.北京：北京理工大学出版社，2005绪论[3]GB8031[4]GB2828[5]GB6378[6]E.G.Schilling.Acceptancesamplinginqualitycontrol.NewYork:MarcelDekkerInc.,1982[7]F.P.Bowden.Initiationandgrowthofexplosioninliquidsandsolids.London:CambridgeUniversityPress,1985[8]冯长根.热爆炸理论.北京：科学出版社，1988复习思考题1.什么是起爆器材？2.按输入能量形式和输出方式分类，雷管分为哪几类？3.起爆器材的设计基本原则有哪些？4.起爆器材的设计具体要求有哪些？第二章热起爆2.热起爆的基本方程及判据炸药中热平衡问题炸药本身放热、向环境散热、本身升温需热其中：——

c

——J/℃g

▽

2T——拉普拉斯算子

Kr——反应速率，1/s

Q——炸药反应热，J/g

（1）爆炸条件>0

只有>0才升温，才可能导致爆炸

（2）

m=0平板,

m=1圆柱,

m=2球.

(3)

n——反应级数；

Z——频率因子；（1/s）E——活化能（J/mol）R——气体常数（J/mol）T——℃

要解决两个问题：（1）如何解该方程？（2）判据？解方程途径一N.Semnoff模型

假设（1）炸药均温，即（2）周围环境温度不变（3）发生爆炸时，炸药温度与环境温度相近（4）炸药按零级反应进行（5）炸药与环境热传导符合牛顿冷却定律

q2=X(T-T0)1.图解法

2.解析法（求出临界状态参数，在判断爆或不爆）

解得两式得（两式相比）：

1线：放热<散热，不爆

2线：临界（炸药温度近似为环境温度)

3线：放热>散热，爆炸

上式微分得（去掉环境温度）：

（将第一式在临界条件下炸药温度T按谢苗诺夫三条假设用环境温度T代，因而近似等于1）令：（无量纲对比温度）

E——J/molR——J/mol·℃T——℃=1

临界

1

爆

〈1不爆炸

值可用与预测临界温升

（T-T0E）

谢苗诺夫数

：

——单位体积放热——通过单位面积的热量

由上式看出加cm2两边量纲才相等。

∴写成：

X——传热系数（J/℃·S）V——

无量纲环境温度（与前述百分数

不同）

其中

+1-

(）=＝﹙﹚＝

e

﹣故

-E/RT=-E/RT

e

=e

代入上式中整理得

/(xSR

T2

)

=VQZe

令ψ=ρVQZe

(xs)

ψ为谢苗诺夫数（音破塞）则ψ=

e

其中

=RT/E

活化能E

>>RT

（对炸药），

故ψ

=

也可以作为判椐判断=1，ψ=0.36788为判椐

爆炸，对应ψ

爆炸

不爆,对应ψ

不爆炸

3）热传导遵循傅立叶定律（同谢氏假设相同）

二、DAFrank——Kamentzkill理论假设：

1）

或

，其它假设与谢苗诺夫假设相同2）

R/E<<1

（即）

引入无量纲参数：

无量纲温度

（T-）

=无量纲时间

无量纲距离

e=ee

将上各参数代入热爆炸基本方程中，化简为：其中，

称Kamentkill爆炸临界判据。图21）平板m=0

解得：

2）圆柱m=1

3）球形m=2,解得：

三P.H.Thomas

普适性更大些解的结果与卡门涅基本类似解法：积分常数用边界条件代求解

谢苗诺夫卡门涅斯基托马斯热阻力全在界面上热阻力主要在炸药内部，边界炸药温度与环境温度同

炸药边界与环境温

度有温差炸药内部

温度也有梯度

掌握：T

、Z、Q、、a给出后，如何判断热爆炸是否能发生。

则简化为（假定爆药量没有

第三节爆炸延滞期的计算（也叫感应期，诱导期）在一定条件下经过多少时间发生爆炸（主要决定与环境温度）1．绝热条件（炸药与外界无热交换）热爆炸基本方程

消耗）将上式无量纲化：

临界温度T与环境温度T近似，

上式取对数：

与实验经验公式

基本相等

2·非绝热条件下延滞期近似解（热交换要考虑）

引入无量纲参数简化方程求解：无量纲温度：无量纲距离：

无量纲时间：

（注：上面无量纲参数与前判据讲的无量纲参数形式不同）代入基本热爆炸方程中，得：

Z=0，

当m=0（平板）化简为：（对dz积分）炸药无限远边界炸药中心

令Y=

（具体Y如何求解未给出，属经验型公式。）表面温度变化时（升高）延滞期缩短。掌握绝热条件推导，非绝热条件下了解热起爆特征即可。第四节热起爆的影响因素（指外界条件方面）一、炸药装药的临界尺寸

二周围介质气体压力和壳的密封性有相变的炸药不易起爆，原因：

2）气体生成物使AB+C向逆方向进行，也使其热爆炸

反应变慢，即使爆发点升高（多数炸药），但也有例外三硝基间苯酚酸铅，低压气体易扩散，热量损失增加，高压不易扩散，热损失（热传导不易发生）小，使爆发点降低。

三、环境温度的影响

环境温度越高，炸药层反应外移，延滞期缩短。

四、杂质

1起化学作用的杂质：晶格变化易激发，爆发点降低，爆速增高；2不起化学作用的杂质：吸热，热感度降低（有相变更显著）

例：摔炮制造，引入氨，制后氨挥发，感度提高，使用效果好。（炸药本身性质影响可从各参数公式分析中讨论）。

另外，组成炸药成分状态等

热爆炸基本方程

1）傅立叶热传导散失，未考虑热辐射及对流

2）爆炸放热谢苗诺夫卡门托马斯三个假设模型求界面炸药内部两者合一（温度降发生地点）

小结：延滞期：

热爆炸影响因素只讨论外界影响，炸药本身影响未讨论。复习思考题1.研究热爆炸机理的目的？2.如何建立热爆炸基本方程？（公式中各符号的物理意义请表述清楚）3.比较热爆炸基本方程的三个假设，近似解法和结果各有什么差别？在实际应用中有哪些相似的例子？4.如何从热爆炸的判据分析影响起爆的各种因素？5.影响热起爆的因素有哪些？谢谢您的观看第三章

机械能起爆第一节热点理论

机械起爆关系到使用的可靠性，生产、运输、贮存和使用的安全性。机械方式起爆（油井雷管改为机械能起爆如落杆撞击针）。

一、热点的成长和熄灭二、热点温度及尺寸计算基本方程中取放热项为零（炸药反应热不计）

（无量纲温度代入）中心边界条件：

解方程得：

说明：在t1内热点中心温度能保持在爆发点，热点可引爆炸药，反之，热点中心温度低于爆发点，则热点不能爆。

则临界时间关系变为：

图12热点绝热由热爆炸基本方可得：非绝热临界半径ac为（由费里曼用数值解求得）第二节摩擦起爆摩擦力(f—摩擦系数，w—正压力载荷)两物体直接接触存在咬合力，紧靠在一起物体存在吸附力圆柱在平板上运动，功：（v——速度）（J——热功当量；）

图14粘流体：

事例：工厂中洗浮药水倒门外后，工人晒衣服时鞋与地面摩擦将鞋跟炸掉注意：生产中不能摩擦。摩擦感度影响因素见书。A——面积v——速度h——薄膜厚度第三节撞击感度

机理（见教材）

两种感度表示法：

1、50%落高;2、固定高度，测爆炸百分数。

撞击感度影响因素：

1）落锤硬度和反跳高度

2）杂质影响：

3）药剂式样量和结晶尺寸

TMD=TheoreticalMaximumDensity

理论最大密度：

P=

P大,感度小；P小,感度大。第四节针刺起爆一、机理

爆炸的必要条件：针刺要有一定的速度。

二、影响因素（详细分析见书）

（1）炸药的装药密度；（2）针尖角度；（3）击针的硬度与导热系数；（4）杂质。

击针击针尖部面积，兵器部规定：

0.5～1.0mm2第五节气泡绝热压缩

∴炸药都存在气泡注：压雷管时，只能慢慢压，如压快，可能因气泡热点而导致雷管爆炸。76年伦道夫关于单个空气气泡的压缩起爆的过程是：

散热化学反应项

气泡温度变化，时间↑气泡体积↑压力↑温度↑但一定时间，炸药塑性变形，气泡压力、体积不变。复习思考题1.简述空气气泡的压缩起爆过程。2.何为热点学说？形成热点的方式有哪些？3.热点成长和熄灭的条件和热起爆的关系是什么？4.影响机械起爆的因素有哪些？并说明各因素之间的制约关系。Thanks!第四章冲击波起爆以《爆炸理论》中活塞压力突变扰动模型为例引入冲击波概念。冲击波起爆属热爆炸机理（化学爆炸）隔板起爆器（金属板）殉爆（中间存在空间介质）第一节均相炸药冲击波起爆

介绍起爆特性测试装置。雷管是点起爆源，产生的冲击波是球面波。平面波发生器有两种：1)组合装药；2)加惰性块。组合装药加惰性块

爆轰成长过程测定：硝基甲烷NM，冲击波推动炸药上移，炸药密度变大（能量密度加大）产生，到A点炸药未受冲击波压缩时，炸药已开始爆轰，因而密度未增加，其爆速D<特点:

1)从冲击波到爆轰波的过渡是突然发生的,两波轨迹线在分界点呈折线状；

2)在界面上的一层炸药受冲击波作用后,需经过一段时间延时再同时起爆；

3)出现超速爆轰现象。延滞期:H.W.Hubard提出冲击波起爆延滞期公式:Z——频率因子，

N——反应级数，

（反应产物温度）

Q——反应热

活化能化简

‖

‖

‖

（经初始冲击波压缩后的药温）（活化温度）

进一步简化：

对NM讲：

超速爆轰速度

其中，D0——正常爆轰速度up——质点速度

对NM（硝基甲苯）

=6.30+

+3.20由质量守衡定律：

（——冲击波影响部分炸药质量）

代入公式，则

第二节非冲击相炸药冲击起爆

非均相特点：1）界面多→冲击波有折射，反射发生；

2）多相→化学反应不可能同一。热点随温度位置的不同，产生不同热点，不产生在同一界面上，因而上下左右前后有许多热点，属多点起爆机理。起爆深度的炸药在爆轰波前而消耗掉了。区别均相非均相1）跃变（冲击→爆轰）渐变2）

(10%)无

3）炸药反应在界面薄层同时发生

热分散，先后，多点

4）热化学参数Q、E起主要作用

微观结构（均匀性等）起主要作用

5）冲击波不导电（不反应）在延滞期前

延滞期内导电（化学反应）

6）T、P↑爆炸发生（起决定作用）

T、P不起作用，决定微观结构

第三节冲击波起爆临界能量

统计数学观点，如50%爆炸能量表示临界能量：

其中k——和炸药有关的常数；

两边取对数得：

炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗，设：

则

设飞片面积为1，时间亦为1

则（P—压力；A—面积=力；—时间）（P—飞片产生的冲击波压力）

（D—冲击波阻抗）

则=常数，该式受下列因素影响：

1）炸药种类；

2）飞片速度（>3.0GPa）临界值

3）炸药密度，（临界能量），原因：气泡少传热加速EC↑（需能量）4)(飞片厚)↑，条件：

第四节起爆深度起爆过程：

冲击波增大，趋于D，Δt→0,d→0即强冲击波起爆开始以正常爆速进行爆轰。起爆深度影响因素

1）起爆冲击压力PLn=+lnP(直线关系)装药密度和炸药粒度ρ增大增大晶体粒度增大，增大起爆深度与起爆延滞期对应关系增大Δt

增大

炸药的DDT（DeflagrationtoDetonationTransition）有关爆轰转变及炸药爆轰基础理论研究属流体力学中的二相流。

第一段平行层燃烧第二段对流燃烧也有分成I阶段DST第三段稳定对流燃烧第四段低速爆轰Ⅱ阶段阶段是SDT第五段高速爆轰

燃烧转爆轰过程激发能量→燃烧加速→压缩波→压力叠加→冲击波→爆轰

DDT=DST+SDT

燃烧转爆轰燃烧转冲击波冲击波转爆轰影响DDT过程因素1）炸药本身

PbN6<PETN<TNT<工业炸药（由易到难）2）密度

现实意义就是开展无起爆药雷管研究①选较敏感的猛炸药（662炸药、PETN、RDX）②粒度小，比表面积大（多点起爆机理），细度大③装药密度小，易湍流燃烧转爆轰，密度与粒度构成透气度（孔隙率）有最佳范围④

DDT段壳体约束强度高冲击波引爆深度计算

LA―7425炸药看成粘流体一相燃烧，另一相冲击波（两相流）冲击波起爆的临界面积（侧向稀疏波侵入）复习思考题1.试比较均相与非均相炸药起爆机理的异同。2.影响炸药冲击波起爆的因素有哪些？这些因素各在起爆过程中如何作用？3.炸药冲击波起爆时起爆深度的物理意义是什么？4.均相与非均相炸药冲击波起爆延滞期有什么不同？并说明它们的影响因素？5.冲击波起爆中起爆深度和起爆延滞期有什么关系？THANKYOU!第五章电起爆

电桥分热能和爆炸能，热能为灼热桥丝式；爆炸能为冲击波（产物）即爆炸丝式和飞片式；直接―火花式。

静电感度：①火花>②热桥>③爆炸能

穿甲弹用压电式雷管（10μs），非常敏感,一般需采取如下措施:

①工房内安铜网；②导电金属门帘；③工作地面辅导电橡胶。

热击穿:

电阻→焦耳热→电阻↑电流↑发热↑→热积累→温度使绝缘破坏(几分钟)

电击穿：电压→电容击穿→火花起爆炸药(10-7秒)

击穿场强:

Ec=/d

所加电压和极距。

K=装药密度/真密度，70～90%(压装)，50～60%(松装)。说明药颗粒间有空隙(存在空隙及药粒两相组成)。

介电常数与物质种类有关:

空气1.3～3.9

KV/mm

炸药3.5～15.8

KV/mm(均为高电压)

E==E==

E:E=空气

E

串联:

所以，空气加电压大，介电常数小，所以首先被击穿

自由电子、离子→高压电场加速→（电子）撞击中性气体分子

e+

加速→撞击``````连锁反应

→

击穿→a=APa;经1cm距离产生撞击次数n；电子捕捉，复合，消灭次数

（电场强度）条件；a>n时，“雪崩”才能发生（击穿）Dn=nadxLnn=at=0，n=（本身具有的电子数）+lnA

初始条件n=Ae

，e=e

，则A=n0

n=ne

阴极上的电流（单位时间流过的电量）

I=qn=qn0e=I0e

，

q——每个电子电荷量

I0

没有撞击激离时的电流分析E

a

I

综合考虑

n；n个电子走过

产生新电子数新增加电子数n也就是产生正离子数增加的电子数=增加的正离子数自由电子撞击中性分子，产生新电子，新离子，正离子到阴极后也碰撞产生电子补充自由电子，不需外界给能，持续放电。左边曲线随P

V撞出电子多，则不易击穿，V0低P不变增加不变气体压力P极板见空气密度

不变（1cm长放出电子数），则

放出电子总数增加，易击穿，VV不变P自由行程缩短，自由撞击次数减少，需V右边曲线P低P不变，

若不变）则V才能使击穿发生起爆器材应用中，

=1mm一般在右边曲线范围

静电感应仪（我校为213所制，最大问题是存在漏电高压真空开关，准备改为铜球开关）火花感度测定（V可由交流整流或火花放电来获得高压直流电）试验方针有两种：1.圈定电极法，两电极距离

=const，V0

变化测50%爆炸的

值（升降测法）V

2.固定电压法（也叫移动电极法）调整一定电压，改变极间距由小变大，大到刚能开始大，再大就不能炸即可，测出静电临界电压V

V，

存在问题；距离为0．01mm～0．09mm用千分尺很难调整静确很小，针尖端有一定的金属气化而导电，生热使炸药爆炸

较大，才是火花穿击导致炸药爆炸，若将击柱改成导电橡胶，则低能区消失低能区；高能区；

火花感度因素：一、电极形状，材料空气击穿产生火花要有一定持续时间，火花若使炸药吹掉则不能炸，针形状应维持炸药不被吹飞散，微妙级点火点不着火药，毫秒极点火头却能点燃黑火药，因为持续时间太短，（当然三硝基间苯二酚铅点火能力较弱）金属材料比导电橡胶材料测出的能量要小阴极电子流量密度大，E值偏低，易击穿二、炸药性质状态1种类，LTR〈ＰbＮ6〈四氮烯

２药厚药厚易击穿（药厚、总击穿电压加大，所需场强)Ｅ

３

药密度及粒度。K压实系数，空隙度＝１－Ｋ比表面积大，击穿电压也增大，结晶小空气分散越细，使空气泡间距离小需能减少。＝０

182S1/3

Ｅ

三、环境气体压力和相对湿度的影响（P，T0、Φ)

四、发火线路电容器放电时（电阻尺较小时，易产生震荡即反复自发充放电）产生振荡，则使火花放电能量减少，电容器能量E=C

火花系中的能量W=

E电压I电流通常以表示C铜球高压开关第五节炸药击穿起爆条件:炸药在真空情况下或单晶炸药（无空隙）N3－Pb－N3

介于离子键与共价键之间，Pb++(N3-)2具有半导体性质。金属与PbN6界面①电子扩散②自建电场③势能阻力（势垒）④外界场强足够时，克服势垒，而使电子流继续流动，炸药被击穿

炸药击穿是一个“电子过程”与前讲热起爆理论的击穿不同（空气击穿），对有机炸药电起爆（击穿）过程还有待进一步研究。复习思考题1.为什么说固体炸药的电击穿起爆首先发生空气击穿？2.炸药电火花感度和热感度有什么关系？3.什么是巴申曲线？它在起爆器材设计中有什么作用？4.炸药击穿起爆的影响因素是什么？5.为何火花式雷管在海拔高处使用时感度会提高？BYEBYE第六章

光起爆和激光起爆

如PbN6正常为白色，当光照后变灰，

并起爆性能也有变化（感度变化）,

大面积起爆（面起爆）一般用激光起爆.（雷管属点起爆）第一节可见光起爆

表面吸收热→热起爆（各种炸药都存在）

光光子

光电效应→电场→电起爆

并不是说炸药见光就爆，而是有一定临界条件，一定能量才能发生爆炸

光起爆方程:

α

吸收系数

Qe

单位时间面积光能

Z’

深入药层厚度ρ

炸药密度

h

炸药厚度

Qe

入射能

Qi

透射光能

Rλ

反射率

Qe辐射能=const，则光能项为常数（与温度无关）

光起爆为常数，则可并入热损失项中，则方程为

C=

与热爆炸方程形式一致，但引入了光能

T（x，t）求临界参数时，仍令=0(稳定条件)

=－令

=（T-）无量纲温度

=—[]

T一维情况，热传导只与x坐标轴有关令无量纲距离Z=x/r

=—[]e

==—e其中=[]e与热起爆中的比较，此式多一个是因为引入光起爆的缘故解此方程：令n=e

w=上方程变为积分得：解得：

为无量纲温度Z为无量纲距离

=f（z）此为稳定条件下光起爆方程解还需代入临界条件求解边界条件

入射面边界条件可改写为Z=0，=—=w代入基本方程解中，得临界条件

Exp（）=其中u=,=（炸药及传热性质）w=（光的性质）可求最大，即和最大w即w值

具体应用1）由推求W

=由临界条件得=消去W得与u的关系其中B=e（即2）

前提：所有这些计算都必需先知道炸药各种特性常数E、Q、Z、w=w爆炸

爆炸延滞期：

N

阿佛加得罗常数第二节光起爆的影响因素

1化学动力学因素EZ

2

反应热，影响很小，符合延滞期中反应量很少的假设

3初温T

，T

4药厚对影响小，吸收系数5

杂质1）金属粉深色燃料

（杂质吸收光能）2）石墨上沉淀PbN6

石墨量

3）半导体性炸药（如PbN6，AgN3

）

第三节激光起爆

与光起爆机理一致，特点：强度大，功率高，单色光。光的输出方式：1）自由振荡——（ms级）有透入深度；2）脉冲性质用（Q开关）。起爆药的能量顺序:

PbN6

=AgN3<DDNP<LTNR<Hg(ONC)2一般制激光雷管多用PbN6(较敏感)

小结

已介绍机理和设计基本规律

下一步讲

第六章灼热桥丝式电雷管

主要讲电感度发火时间

第七章可靠性与检验方法

主要讲抽样检查

第八章之后起爆器材制造与电化教学

主要讲设计参数与工艺

包括雷管结构，生产技术与安全管理复习思考题1.光起爆和热起爆的基本方程有什么不同？2.讨论下列因素如何影响光起爆？活化能E，指前因子Z，反应热Q，初温T0，加热层厚度x。此章已放映完毕,谢谢观看第七章

灼热桥丝式电雷管1.热平衡方程

C

℃

冷却时间

2.桥丝加热过程

⑴忽略化学反应惰性方程;(2)为简化集总参数C

,

(3)热损失有两部分:轴向与径向;第一种情况在大功率下忽略热损失,第二种情况在输入低功率下输入=散失热量

I

I=3

电容放电时的桥丝温度和发火能量（电容放电下,忽略热损失）：

C

T=

电容输出电流

I

=

电压V=V

电能E=

t

电容有剩余能量

E=讨论①并非全部电容中能量都用在桥丝上,有剩余；②如果④大,线路消耗增大,

小,波形出现振荡.存在最佳值；⑤电路中存在分布电容电感,使电流上升缓慢。③为减少剩余能量,使用小电容大电压；4

桥丝式电雷管感度与发火时间测定发火能量和发火时间关系：E=E

安全电流,这时测电流时E

发火能量与发火时间呈线形关系

图52

5

感度和发火时间影响因素主要有:桥丝.药剂.电源和环境因素。

1）桥丝尺寸

直径

桥长恒流时

电容时②材质

恒I，P=I

恒V,P=

恒流比恒压更易发火.2)药剂热感度

T②密度桥丝和药的接触

,P桥药接触

E③粒度

粒度3)电源

一般功率

①恒流②恒压③电容→RC小，P>>恒流→E↓，tf↓相同V下高V,小C,但C过小放电时间过短,放电结束,

4)环境气压

有气体产物气体扩散②温度T反应速度6

桥丝式起爆器材无损检验桥丝发火能量方程C

④计算

,为桥丝冷却时间,断电时,P

=

式中

—冷却时间，

7波形测定

1）瞬态脉冲试验；

2）跟踪显示试验。复习思考题１.如何用Rosenthol能量方程计算桥丝式电起爆器材的安全电流及最小发火能量？２.在使用恒定电流及电容器电源各因素的影响有什么不同？３.爆炸桥丝电起爆器材的通电过程和灼热桥丝电起爆器材有什么区别？４.某引火头的桥丝电阻为1.75Ω，电阻温度系数为1.35×10-4°C-1，散热系数为4.25×10-2J／s°C，定压热容为3.20×10-6J/°C使用药剂的爆发点与延滞期的关系为复习思考题续ln=-6.2＋3280/T,其中T为爆发点，单位为°C，为延滞期，单位为ms。试计算在25°C环境温度下，通以5A的恒定电流10ms，该引火头能否爆炸？此章结束,谢谢观看第八章可靠性与检验方法第八章可靠性与检验方法第八章可靠性与检验方法第八章可靠性与检验方法

1

可靠性原理

1)用计数法估计可靠性；

2)用计量法估计可靠性。

2

统计测试方法

1）尺寸,电阻等设计参数(大批量符合正态分布规律)2）输入端性能数据(感度)

发火电流1A，发火不发火如感度(已量化),有两种方法:

用仪器《火工品》84年第1期动态斜坡法；

统计测试法（参数估计法）有三种：

ⅰ）barber法。分布未知时可采用

ⅱ）probit法，上下限法正态分布

ⅲ）bruceton法（升降法,布鲁斯顿法）

《火工品》81年第1期

3）输出端性能数据（工业电雷管GB8031—87）可量化——延期时间待量化——铅板穿孔试验3计数抽样检查1)试样中不合格品出现概率总体N样本n

N(P)=PN+(N—PN)总体不合格率不合格品数合格品数

n=r(不合格)+合格(n–r)

r(不合格品数)n–r(合格品数)

n发中出现r发不合格品的概率：

（超几何分布）

2）批合格的概率L(P)

L(P)—接收概率

3）抽样方案的OC曲线[即L(P)-P曲线]

O—Operation操作C—Circle曲线

L(P)=f(P,n,Ac)

例

100（2，3）P%123456……10L(P)0.9300.7040.4530.2630.1410.0340.003

4)计数标准型一次抽样n(Ac,Re)

①JISZ9002(日本工业标准)

规定

n及Ac

可解出n及Ac

②取折衷方案，处调查L(P)—P曲线，斜率如荷兰菲利普公司H.C.HamakerSSS方案

5）计数调整型抽检

GB2828

加严正常放宽《GB2828—81计数调整型抽样检查程序及表》

历史：ABC（美、英、加拿大）三国科学家制成标准MIL—STD—105（美国军标）MIL—STD—105D（美国现用标准）周仁据此制定国家工业标准GB2828—81胡学先GJB179—86（军用），参与制定JISZ9015（日本标准）国际标准ISO—2859中有两内容（五次抽样取代七次抽样及判定曲线调整）由我国改进并为国际标准审查机关许可。

4计量抽样检查

①

正态分布

m—

均值——标准偏差

图62

则：可查表求出给定下的值。例：解：所以的概率为0.0668

GB4883—85《数据的统计处理和解释，正态样本异常值的判断和处理》

②不合格品率

确定上限和下限

—下限不合格品率

—上限不合格品率

⑵已知批标准偏差的抽样检查

需测出一定的数值，与上下限比较，看是否合格，而计数型只看合格不合格（无数值概念）。①保证批的平均值②保证批的不合格率

a)SU

（给出上限）

所以：

K—计量型抽样检查分位数

b)

给出下限

用同样如上计算可得与前面一致的结果

可得L(P)—P曲线(3)未知批标准偏差的抽样检查（目前应用的方法）用Se代替（即不知总体N的分布情况）

①给出上限SU时，

合格

不合格

②给出下限时，合格

不合格

同上结果，

⑷

综合双侧标准限的抽样检查

（目前煤炭系统采用的新方法）

GB6378—86不合格品率的计量抽样检查程序及图表（曲线内合格，曲线外不合格）复习思考题1.简述可靠性原理？2.描述计数标准型一次抽样？

请看下页！ThankYou第九章起爆药制造与性能第一节二硝基重氮酚制造

⑴

二硝基重氮配制造名称及结构（

Diazo

dinitrophenol）

DDNP

重氮基二硝基酚名称及结构：

习惯名：二硝基重氮酚

分子式：二十世纪40年代提出的氧化苯式结构二十世纪70年代提出醌式结构：

2-重氮4，6-二硝基醌（quinone）醌①物理性质

外观：工业品为球状聚晶，棕紫或紫黑色

假密度：

0.17～0.95克/厘米3

，工厂用0.5～0.7克/厘米3，丙酮中结晶1.63克/厘米3

假流起耐压性（在使用范围内）假流起耐压性

吸湿性：

小，纯品>工艺品（表面形成一层抗水杂质层）

工业品：表面有副产物：硝基酚类，重氮氨基物，偶氮物等（吸湿性小）（Ar-N=N-Ar）

平衡水份：0.1～0.3%（对起爆力无影响）

溶解度：水中约0.09～0.1%

丙酮中5%（30℃），即溶解度5.34克

用热丙酮(或硝基苯)加冰（或乙醚）冷却法可提纯DDNP

②化学性质

与金属作用

干品无作用；湿品有腐蚀作用，原因

a)其水溶液为酸性（PH约4～5）

b)金属与水，二氧化碳生成氧化物，氢氧化物，碳酸盐

a+b

酸碱反应

热安定性较好，60℃长期加热不分解。

60℃以上，缓慢分解

100℃以上分解加快，苯环破坏受日光照射变化日照后，发黑，纯度↓，起爆力↓日本资料：受光照活化发生反应

在酸碱溶液中的安定性

在冷酸中安定，热浓硫酸中分解。（有强烈的氧化作用及吸水作用）

在碱中不稳定，发生分解，偶联反应。放出↑，失去爆炸性

与强还原剂作用

其他有关性质

①与酒精作用分解生成二硝基酚，乙醛，氮气。

②有染色性及毒性。

③爆炸性质（1）爆炸分解反应及物理参数

分解反应有生成（缺氧），氧平衡-58%物理参数：爆发点（5秒）170º～173º

（1分钟）155℃2）敏感度

i）冲击感度，针状高，粒状（结晶）低，含水↑冲击感度↓低于雷汞，氮化铅，三硝基间苯二酚铅

ii）摩擦感度，同上

iii）火焰感度较敏感，与雷汞接近

iv）静电感度静电火花感度较其它起爆药小，摩擦静电感度也小

制造方法：

a)直接法

氨基苦味酸+5.5%盐酸+26～27%亚硝酸钠。20℃，棕黄色细晶，假密度0.23～0.30克/厘米3

b)克拉克法

氨基苦味酸钠+5.5%盐酸+26～27%亚硝酸钠，得到针、片状细晶，假密度同上。

c)倒重氮法

加料不方便，假密度0.5左右

d)戴维斯法

氨基苦味酸悬浮于盐酸溶液中，冷却加亚硝酸钠，搅拌20分钟的小粒晶。流散性稍好，假密度小e)铵盐法

氨基苦味酸

结晶为花瓣状，劳动条件不好，假密度合格。f)钠盐法

原料：苦味酸，碳酸钠，硫化钠，盐酸，亚硝酸钠苦味酸与碳酸钠中和→苦味酸钠

苦味酸钠外加硫化钠还原→氨基苦味酸钠

12.5～13.0%可加HCl

6%

氨基苦味酸钠与盐酸（8%）及亚硝酸钠（6%）进行重氮化，得二硝基重氮酚化学反应过程：

i）中和反应

目的：消除酸性，增加水中溶解度

PH=8-9，温度80℃左右（提高3-4倍）

苦味酸溶解度（50℃）为2.53克

。ii）还原反应

目的：苦味酸钠被硫化钠还原成氨基苦味酸钠（钠盐）。

硫化钠水解反应

（起还原作用）

还原反应过程复杂，根据硝基苯还原成苯胺原理推论如下：（Ⅰ）与（Ⅱ）反应如下：如中和反应

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)如碱性还原

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)碱性强

多

(Ⅴ)(Ⅵ)(Ⅶ)(Ⅷ)

可单独存在，碱性副反应多、副产物多

减少还原液中碱含量的方法：a用二硫化钠或硫氢化钠还原b加盐酸中和碱目前有将中和与还原反应并为一步的

c

控制硫化钠加入量及流速

ⅲ）重氮化反应

目的：钠盐与盐酸及亚硝酸钠进行重氮化，生成二硝基重氮酚。（在水中及酸性条件下进行）当反应液呈弱碱性时可出现以下反应生成重氮氨基物生成的DDNP发生分解

另外还原过程混入结晶中的各种偶氮物也有少量被带入重氮反应液中。以上各种杂质都有控制DDNP晶形作用,但量过多时DDNP质量下降。控制假密度可有效控制产品质量。

假↑，起↓，纯↓

二硝基重氮酚制造工艺

要求了解内容:温度:中和75～85℃,还原55～60℃,重氮30～34℃ⅰ)流程简图及原料主要性质ⅱ)反应工艺条件及工艺条件变化影响ⅲ)重氮母液PH值变化及球状聚晶成长情况ⅳ)DDNP质量要求及检验方法(主要项目)ⅴ)DDNP的得率情况ⅵ)操作干燥DDNP的安全注意事项

重氮化反应加入添加剂方法:

ⅰ)双料齐加法加入碳酸氢铵(钠盐量2%)

作用：与酸及碱发生反应,缓冲PH值变化.

与碱作用：

NH4HCO3+NaOHNH4OH+NaHCO3

可与酸作用：

ⅱ)盐酸单一加料法(加入钠盐量0.2%连苯三酚)及0.3%左右的氢氧化钠混合水溶液.

此法优点:

①得率高,②流散性好,

③耐压性及起爆力好,④污水少。

此法缺点:

DDNP聚晶平衡水分高,约0.3%。盐酸单一加料法工艺条件：《火工品制造》36页氨基苦味酸钠(含40%水)

48Kg水

90～100Kg亚硝酸钠(10%)

140Kg(预先加入)连苯三酚氢氧化钠液

1000ml(氢氧化钠10～20%内含连苯三酚约60g)盐酸(8%)

130Kg(慢速加入)温度

28～34℃时间

45～50分加连苯三酚(焦性没食子酸)

对细小结晶有吸附及粘结作用.加入氢氧化钠溶液是使连苯三酚溶解,并增强反应液开始反应时的碱性.废水处理

a

废水量200Kg/Kg产品

b

废水种类及水还原废水(包括洗水)碱性(PH>12)暗红色,毒性强,硝基物(无机盐等)含量约1%以上重氮废水DDNP洗水

酸性(PH1.5左右)硝基物含量约0.5%,约3000毫克/升

微酸性(PH5～6)硝基物约0.1%(淡红色)

(硝基苯国家排放标准不大于5毫克/升)超过100倍以上.

C

处理方法

ⅰ)吸附法

ⅱ)锅炉蒸发法(总废水9以上)ⅳ)其它措施a

中和不加碱法会产生副反应损失废水可重复用2-3次b

还原常温出料离心分离法提高得率至80%以上,目前为70%,钠盐理论得率96%

C

回收小结晶d

改进重氮工艺(采用单一加料法),中和与还原合并e

分别处理法(淮南厂)f

日本法:漂白法及自然NaClO碱性时浓缩法g

回收硫代硫酸钠法

还有臭氧法,生化法等。

其它起爆药

a

迭氮化铅（LeadAzide）分子式：Pb

结构式：

氮氢酸()重金属衍生物

氮化铅优点：

①爆轰成长快(单位时间内放出的能量大,称高能起爆药)

②耐压性好(500～4000公斤/厘米2,极限药量无变化)

③安定性好理化性质纯品白色粉状(糊精品为淡黄色)

晶形有两种短柱状（斜方晶）感度小，安定性好型长针状感度大，易自爆，不能使用假密度1.2～1.4克/厘米3压药密度500公斤/厘米2,约3克/厘米3（）纯品吸湿性小,溶解度小.糊精品吸湿性大.

冷水中不易溶，沸水稍溶。在沸水中部分水解生成氢氧化铅及氮氢酸()

沸水中冷却出针晶易自爆,要防水解。在醋酸钠及己胺中易溶。有水存在时，CO2作用放出迭氮酸，生成碱式碳酸铅与硝酸作用分解（可用稀硝酸10%清洗设备）

浓硝酸与干品发生爆炸，浓硫酸与湿品也爆炸。与碱作用生成碱式氮化铅

与铜作用生成敏感的氮化铜（不能用铜壳装药）有水及二氧化碳存在时作用加快。

与铁作用不与铝，镍，铅作用，与光作用分解放出氮氢酸（），生成碱式氮化铅（）

热安定性较好，纯品50℃长存几年不变质。170℃以上发生变化，200℃以上分解加快。300℃以上可发生爆炸。（糊精品比纯品变化大）。爆炸性质分解反应式：爆炸物理参数：爆发点（5秒）糊精品345℃

纯品308～310℃

起爆力强，高于其它起爆药。受温度变化小，可起爆液氧炸药。耐压性强：500～4000千克/厘米2（极限药量无变化）

敏感度：

冲击及摩擦感度中等，摩擦感度与晶形有关，α较β型钝感。

雷汞>氮化铅>三硝基间苯二酚铅>二硝基重氮酚

火焰感度低

原因：①表面有碱式氮化铅

②发火点高

③热容量较大

用强力点火药点火，或氮化铅与三硝基间苯二酚铅混合使用。氮化铅的制造

1891年制出，生产过程易自爆，为防止自爆，产