文档介绍：火工品基础
火工品基础
火工品是装有炸药、火药或烟火剂的元件。它通过外加较小的激发能量(如通电、撞击、摩擦等)使其所装的药剂发生爆炸或燃烧反应,同时放出一定形式的能量来引爆其它炸药、引燃其它火药、做机械功或产生其它特种效应。像这样的元件或装置称之为火工品。火工品是武器、弹药及其它燃烧、爆炸系统的关键元件。火工品不仅在军品上,它在民品(如石油爆破器材等)中应用也越来越广泛。
炸药的起爆理论---热起爆理论
炸药在一定的条件(温度、压力及其它条件)下,若反应放出的热量大于热传导所散失的热量,就能使反应自动加速,最后导致爆炸。炸药虽然在常温、常压及不受外界任何作用下,也会发生分解反应,但是缓慢的反应不会导致爆炸。炸药爆炸的两个临界条件是:①炸药反应单位时间放出的热量Q1必须大于或等于散失给环境的能量Q2,即Q1≥Q2。②放热温度的变化率必须大于等于散热量随温度的变化率,即(d1/dT)≥(dQ2/dT)。只有满足以上两个临界条件,在炸药反应的过程中才能发生热积累,加速反应并导致爆炸。对炸药加热就是促进反应加速并导致爆炸的最低环境温度。从开始自行加速到爆炸需要一定的时间,称为爆发延滞期。但对每种炸药而言爆发点并非固定值,它不仅和炸药性能有关,也和加热传热条件、散热和通风条件以及炸药的数量有关。
炸药的机械起爆原理——热点学说
机械能起爆主要是摩擦、撞击和针刺三种方式。三种起爆方式所涉及的起爆理论为热点起爆理论。炸药在机械撞击作用下,产生的热集中在个别点上形成热点,使这些热点的温度高于爆发点,从这些热点开始爆炸并扩散到整个炸药。
热点产生的原因很多,如炸药中的空气隙或气泡的绝热压缩;炸药颗粒后杂质之间的磨擦加热;炸药中的内应力缺陷造成的应力集中等。
炸药的机械起爆原理——热点学说
撞击起爆
撞击起爆是火工品中常用的起爆方式,我们熟知的油管传输射孔作业中使用的防沙撞击起爆器、压力起爆器,其本质就是借用了撞击起爆这一机理。
撞击起爆机理属于热起爆机理,这时热点可能在炸药晶体或被压碎的晶体中产生,也可能由于炸药与容器壁间的摩擦而产生,还可以是炸药中所包含的气泡在绝热压缩下而产生。也是由于撞击使热点的产生引起爆炸。
炸药的机械起爆原理——热点学说
摩擦起爆
当两物体接触时,从微观上讲,接触面是凹凸不平的,其真正接触的一些点,被称为微凸体。对两个接触物施压时,将增加微凸体的数量和它们的接触面积,并且上下两物体表面的微凸体还会互相嵌入,产生咬合力,在摩擦时咬合使微凸体产生破碎。由于摩擦力的存在,它要阻止两物体的相对运动,要克服摩擦阻力就要消耗能量,该能量一部分成为物体运动的动能,其余部分变为热能,分布于微凸体上成为热点,于是爆炸便发生了。
针刺起爆
针刺起爆是由击针尖端刺入药柱中引起的。在针刺入药柱时,药剂受到挤压,使药剂的药粒间产生摩擦;另外,击针本身和药剂的接触面上也有摩擦。因此,针刺起爆的过程实际上包含了摩擦起爆和撞击起爆两种方式。
强冲击波起爆机理
当冲击波进入炸药后,引起炸药的绝热压缩使温度骤增而引起爆炸。这种爆炸有一定的延迟(感应)期,而且起爆点往往不在表面,而在一定深度(起爆深度)内。炸药的殉爆就是一个强冲击波起爆的例子。即两块炸药之间放一块堕性介质而不彼此接触,当起爆其中一块炸药时,它产生的冲击波通过中间介质而传入另一块炸药,并引起另一块炸药爆炸称为殉爆。可用隔板殉爆试验来测定各种炸药冲击波的感度。常用高猛炸药对强冲击波是很敏感的,而对其它能量相对来说较安全。例如,1871药柱在自动步枪近距离射击下被击得粉碎而不爆炸,而在雷管产生的冲击波作用下,会立即起爆。
强冲击波起爆机理
冲击波是一种脉冲式的压缩波,它作用于药剂时首先是它的压缩作用。当药剂受压后,便产生热,因此,冲击波的起爆本质上仍然是热起爆机理。
均相炸药(指气体、液体或单晶体炸药)和非均相炸药(指有两个以上的相存在的炸药)在起爆时有较大的差异。均相炸药受冲击波作用时,其冲击波面一薄层炸药均匀地受热升温,当温度达到爆发点时,则经一定的延滞期后发生爆炸。非均相炸药受热时,升温发生在局部的热点上,爆炸由热点扩展开,并引起整个装药的爆炸。
强冲击波起爆机理
炸药的爆炸及两个炸药柱间的传爆都是冲击波作用的结果。当两个药柱间存在着惰性介质(如空气隙)或者如炸药柱内密度不均等,则冲击波通过时,强度将因部分能量损失而衰减,这种冲击波到达受主装药时,如果强度还足够的话,可以以冲击波的方式起爆受主装药;如果到达受主装药的冲击波强度不够,冲击波在受主装药中和在惰性介质中一样,强度再次下降,就可能将炸药冲散等,受主装药不会发生爆炸。在石油射孔作业中,经常发生在枪身接头处,传爆管的“熄爆”及射孔枪内导爆索的“燃烧”和“熄爆”,其根本原因就在于此。