沈阳工学院课程设计说明书
火工品课程设计说明书
题 目： 雷管起爆能力及其影响因素
专 业： 特种能源技术与工程
学 号： ********
姓 名：
指导教师： ***
能源与水利学院 沈阳工学院课程设计说明书
摘 要
本文简要地讨论了雷管引爆炸药的机理，认为雷管引爆炸药的方式虽然可以
分为爆轰波和破片两种，但在引爆矿山炸药的情况下，还应以雷管给出的爆轰波为主。只是在考虑雷管的安全距离时，由于破片飞得远，其作用是不容忽视的，这种讨论不论对雷管的设计者，还是使用者都是有益的。同时，研究覆铜管体和RDX装药量对雷管起爆能力的影响，通过用不同管体材质和不同RDX装药量制成的雷管起爆含水量不同的粉状炸药做实验，得出管体强度大的雷管起爆能力大的结论，以及研究工程爆破雷管不同底部形状时的起爆能力。以此来分析出雷管起爆能力及其影响因素。
关键词：爆轰波; 破片；起爆能力；装药量
沈阳工学院课程设计说明书
目 录
摘 要 ................................................................ 1
1 雷管起爆能力三要素 ................................................. 1
1.1 冲击波的起爆作用 ......................................... 1
1.2 破片的起爆作用 ........................................... 2
1.3 热爆炸气体 ............................................... 3
2 雷管起爆能力的空间分布 ............................................. 4
2.1 雷管爆炸的方向性 ......................................... 4
3 雷管起爆能力的影响因素 ............................................. 6
3.1 雷管装药的最佳径高比 ..................................... 6
3.2 雷管中炸药的装药密度 ..................................... 7
3.3 管壳材料和底厚 ........................................... 7
3.4 雷管底部形状对起爆能力的影响 ............................. 7
3.4.1 试验方法和结果 ..................................... 9
4 测定方法及差异 .................................................... 14
4.1 实验结果 ................................................ 15
参考文献 ............................................................ 16
沈阳工学院课程设计说明书
1 1 雷管起爆能力三要素
通常把雷管的输出简化为三个要素，即冲击波、破片和热爆炸气体。根据具体实验条件不同，各起爆要素的作用不同。一般说来，雷管与装药直接接触时以冲击波方式起爆为主；有空气隙时以破片为主；而爆炸气体是在壳破之后才对起爆对象有压缩（冲击波）和热的作用。
1.1 冲击波的起爆作用
雷管中炸药爆炸后输出的冲击波压力为P，其值大小由雷管装药种类决定，作用时间取决于雷管中装药长度。
雷管在音信传爆序列中起爆下一级火工品或炸药时，由于彼此间经常有隔板、空气隙。纸垫等隔开，这样雷管爆炸输出的冲击波要经过包括雷管壳底在内的多层介质的衰减，衰减后火速处的冲击波强度才是用于起爆的冲击波强度。
当一个药柱从一端引爆时，用高速摄影技术就可以发现:爆炸时从引爆端开始，以很高的速度(约1护米/秒)传到另一端。这样高速的爆炸我们称之为爆轰。近代的爆轰理论认为，炸药的爆轰可视为一个爆轰波在炸药中的传递。爆轰波是一个有自持化学反应的冲击波，当爆轰波通过炸药时，在爆轰波前沿上(厚度为1一10一4毫米)冲击波强烈地压缩炸药，使炸药发生化学变化，化学反应放出的热量，抵消了冲击波在传递过程中的能量损失(例如，粘性的损失等等)，使冲击
波速度不衰减，能以一个稳定的速度传递。所以，爆轰波是一个自持的、稳定的、有化学变化伴随着的冲击波。炸药的化学反应给爆轰波的能量越多，则爆轰波的速度也越高。在爆轰波后面，高温高压的爆炸气体产物随波向前运动。爆轰波波峰上的压力叫作爆压，爆压值随爆速而增加。对一般炸药来说，爆压P为:
20204111DDnP （1.1）
式中D—爆速(米/秒);p。—炸药密度(克/厘米“);一般炸药”一3。
例如黑索金，当其密度为1.8克/厘米“时，爆速为名800米/秒，则其爆压P=1/4x1.8x88002=350千巴。
爆轰波给出的能量和波的爆压(峰压)及波的持续时间有关:
2KPE 241841DK （1.2）
式中E—能量(卡/厘米“); 41.84—单位换算系数; 沈阳工学院课程设计说明书
2 P—爆压(千巴); p—炸药密度;
—持续时间(微秒); D—炸药爆速。
将（1.2）式在InP坐标上作图，见图1.1。
图1.1 临界爆炸条件时，爆压P和时间的关系
1.2 破片的起爆作用
如果雷管和受主药柱之间存在空气隙，则雷管引爆后，雷管中高温高压的爆炸产物气体吧雷管壳炸破，并把壳的破片（近距离时是整个底片）推出，破片随距离加速至一定速度后又开始衰减。实验证明这种破片可以飞得很远，切衰减的很慢，不像爆炸气体压力随距离迅速下降。
高速破片撞击被发炸药上的起爆作用，和飛片起爆类似，属冲击波起爆。不同的是破片在炸药中所产生的是方形波，其起爆能量以2P表示，其中O为破片在炸药中造成的冲击波压力，为冲击波在破片中走一个来回的时间，故随破片厚度增加，P由雷管装药的威力造成的破片速度决定。
破片起爆炸药时，起爆概率随破片速度增加而增大，但当雷管装药量一定时，破片速度会因破片质量增加而下降，冲击波持续时间则会随破片质量、厚度增加而增加。可见破片质量有反正两种作用，存在一个最佳值。
因为破片DLDuP/2,
故 DLDuP222沈阳工学院课程设计说明书
3 设雷管破片的起爆模型如图1.1.1，并将计算结果以参数ssLLLP//2和为坐标绘制成图1.1.2。由图可见，有一个最佳的破片厚度和总高的比，过着说最佳的药高sLLc在中所占的百分数。由图中看到雷管底材料为铁时，破片起爆的最佳厚度比值sLL/小于铝与尼龙材料的最佳比值。
图1.1.1 雷管破片起爆模型 图1.1.2 破片厚度和起爆能量的关系
1-铁；2-铝；3-尼龙
1.3 热爆炸气体
在雷管壳破碎的瞬间，爆炸产物气体迅速冲出，具有高的温度和压力，但此温度和压力随距离迅速下降。只在和被起爆炸药直接接触时有引燃引爆作用。同事考虑到爆炸时破片起爆作用在先，热爆炸气体在后，起爆作用主要由破片完成，一般就将爆炸气体的引爆作用忽略了。
总结上述，雷管起爆能力要素主要是冲击波（包括爆炸气体）和破片，近距离时以冲击波为主，距离较远时以破片为主。
沈阳工学院课程设计说明书
4 2 雷管起爆能力的空间分布
2.1 雷管爆炸的方向性
在使用雷管引爆炸药时，有时是利用其轴向起爆能力，有时也利用其侧向起爆能力，或二者同时利用。在工程爆破时将雷管插入炸药包引爆就是二者同时利用。
曾将雷管支在空间，在其周围安放背起包的炸药块（药量要少到彼此之间不致殉爆），引爆雷管测出其起爆能力F的分布规律，见图2.1.1中虚线。从图看出，轴向起爆能力比侧向更强些。Ja-hanson曾经做过一个实验，他把一个高爆速药柱放在炸药包中，测定各点的爆轰速度（见图2.1.2），也证明侧向的爆速不如轴向大。轴向为6000m/s，而侧向仅4400m/s。
图2.1.1 雷管爆炸时的起爆能力分布图 图2.1.2 高速炸药引爆时的爆速分布
上述说明雷管起爆能力空间分布有一死区A，引信设计中采用雷管和导爆药互相错开打到隔离保险的办法正式利用这一区域。
2.1.2 雷管轴向起爆能力
从雷管起爆要素看，其综合起爆能力是冲击波和破片两要素的加和，如图2.1.3。其中s线为雷管输出冲击波起爆能力沿轴向分布，它随离雷管底的距离增加而迅速衰减，f线为雷管破片起爆能力沿轴向分布，由于雷管爆炸输出冲击波时，管壳有一个膨胀与鼓破过程，故破片和冲击波相比是过一定时间后先加速在衰减，雷管沈阳工学院课程设计说明书
5 综合起爆能力j线是两者加合的结果，在冲击波衰减，破片起爆能力还未兴城市会出现一个起爆能力最低点。
图2.1.3 雷管轴向起爆能力
沈阳工学院课程设计说明书
6 3 雷管起爆能力的影响因素
3.1 雷管装药的最佳径高比
假设雷管的输出大小只与雷管中所装的猛炸药有关，这样可以用有效药高度mL与药柱长度L的关系可由图3.1.1表示。图中侧向角度以外的炸药对一维起爆没有贡献。
其中有效装药高度、与dmL的关系为：tgdLm2
理论上装药的径向稀疏波平均速度约等于装药爆速D的二分之一，因此可以由下式确定:56.262DDarctg
图3.1.1 雷管有效装药示意图
（a）L
由此，以直径d=3.0mm的雷管为例，其有效装药高度为
mmtgtgdLm0.356.2620.32
比较dLm、可知：dLm
因此，雷管的最佳装药量设计科按照装药高等于雷管装药致敬时相对应的装药量。