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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. - PowerPoint PPT Presentation
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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 < 超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 :
f
N fdfQEfZ0
1 )/exp()1(0
Z——频率因子, N——反应级数,
(反应产物温度)
—比热能—0E
Q——反应热 REC Av / ——AE 活化能
10
1120
1 )/)(/(exp)/()/()/( VAAvv CERERECQCEZ化简
‖
‖ ‖
0T fT AT(经初始冲击波压缩后的药温) (活化温度)
进一步简化: )exp()()( 0112
01 TTTTTZ AAf
0
0
0
)2(T
dT
T
Td A
赫巴方程:
0
07.21T
dTd
对 NM讲: T
DuDD p 0
超速爆轰速度
而产生的爆速增量 D
其中, D0—— 正常爆轰速度 up——质点速度
—速度密度系数—其中:kkuDD p ),( 00
对 NM(硝基甲苯) D pu smm 0=6.30+ + 3.20
由质量守衡定律: pss uuu 0 ( ——冲击波影响部分炸药质量) su
代入 D 公式,则
00 ps
pp uu
ukuDD
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D D2) (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:
2kpE 其中 k——和炸药有关的常数;
两边取对数得: kEp lnlnlnln2
对数关系为线性p
飞片动能)(2
1 2fmvE
飞片面积厚度)(fff dAm
炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗,设:
质点)飞片) (2( pf uv
)()2(2
1 2 关飞片动能与质点速度有pfff udAE 则
设飞片面积为 1 ,时间亦为 1
)(11 冲量ppAP 则 ( P—压力; A—面积 = 力; —时间)
pp DupuD
质量
体积
位移
11 ( P—飞片产生的冲击波压力)
D
pu p
( D—冲击波阻抗)
2)2
(2
1
D
pdAE fff
D
d f2则
2PD
A f
),1
2
1(
2
ttfff DD
DdAE 阻抗相等认为飞片阻抗与炸药波
)(1 2 为常数其中临界应用实际发现通常炸药 nppDA
E n
f
np = 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
CE3 )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: fd 后,炸药已起爆s 5.2
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
SU
dX
1 )起爆冲击压力 P
Ln = + lnP (直线关系 )
dX
dX dX
dX
dX 1K 2K
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( Deflagration to Detonation Transition)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
III
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?