7桥丝式电火工品个性参数与感度测试

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7.桥丝式电火工品特性参数与感度测试_兵器/核科学_工程科技_专业资料。电火工品: 是以电能为初始激发能量而引发火工品内部药 剂燃烧或爆炸,广泛应用于传火或传播序列以及 火工
7桥丝式电火工品个性参数与感度测试

7桥丝式电火工品个性参数与感度测试

  7.桥丝式电火工品特性参数与感度测试_兵器/核科学_工程科技_专业资料。电火工品: 是以电能为初始激发能量而引发火工品内部药 剂燃烧或爆炸,广泛应用于传火或传播序列以及 火工装置中。根据电能引燃药剂的方式不同,有 桥丝式、火花式、间隙使等多种火工品,但最为 常用的是桥丝式

  电火工品: 是以电能为初始激发能量而引发火工品内部药 剂燃烧或爆炸,广泛应用于传火或传播序列以及 火工装置中。根据电能引燃药剂的方式不同,有 桥丝式、火花式、间隙使等多种火工品,但最为 常用的是桥丝式电火工品。特点:发火能量小、 瞬发性好、性能容易控制,在民爆器材和通用弹 药、尖端武器中大量使用。 桥丝式电雷管的发火过程 分三个阶段: ①电能经桥丝发热,加热桥丝周围药剂至发火 点②药剂经一定延滞期后发火③火焰引爆雷管。 实质问题:电转化为热、桥丝热能对药剂 的传递和药剂的热爆炸(燃烧) ?桥丝加热方程 输入电能E1,桥丝本身升温E2,径向向药 剂热传导E3’,轴向向两端脚线)+k(T-T0)t ρ—桥丝密度 c—桥丝比热容 L R ? ?’ ρ’—桥丝电阻率 1 π d2 4 由于上述关系式中变量多,不能准确测量 故作出如下假设: T>>T0 R、k、c、ρ不随温度而变化 在较大的电流下不考虑热损失,k=0 桥丝温度T和发火冲能K: ? L T ? 0.39 I t ? 4 ?c d c? 4 2 K ? I t ? 2.56 d T ? 2 如果发火电流不大,热损失不能忽略, ?cVT kT I? ? 即最小发火电流 0.24 Rt 0.24 R 最大安全电流可按此计算,因t→∞, kT ∴ Imax= 0.24 R 由这些公式可看出桥丝温度、冲能、最小 发火电流和最大安全电流等的影响因素。 ? c? 由于桥丝温度正比于 c? 将 ? 定义为材料 的特征值,桥丝比电阻大、比热小密度小 则桥丝温度高。下表列出一些材料的特征 值,可以看出:Ni-Cr最好Cu最不好。 药剂的加热与燃烧: 桥丝加热,温度上升这是一个比较复杂的过程 ,轴向通过脚线热损失导致桥丝两端温度低中间 高,径向加热周围的药剂,药剂受热后发生化学 反应放出热量。只有桥丝传给药剂的热量大 于某一最小值(对应最小发火电流)且此 时药剂温度不低于某一限度(药剂自行加 速分解温度),电引火头靠自身的化学反 应放热,且通过热积累而加速直至发火。 化学反应放热量与反应物构成、加热速度、混 合均一性、粒度等影响因素之多,程度不一。 2ClO3+3C=2KCl+3CO2+Q1 8KClO3+3Pb(SCN)2= (8KCl+3Pb)+6SO2+6CO2+3N2+Q2 ? Q1、Q2为放热量,反映出不同药剂发火 性能各异的特点。 ? 电学特性参数及测试 电阻 R、最小发火电流、最大安全电流、 发火冲能、桥丝熔化冲能、传导时间、百 ms和6ms发火电流。 ?电阻R —电火工品重要参数,直接影响产 品的性能。 有直接测量和间接测量两种方法。 爆炸桥丝火工品—微电阻 桥丝式—小电阻 薄膜或导电药等—大电阻 测试仪器: 1. LC回路为基础的Q表—谐振法 2. 电桥 3. 直接测量—欧姆定律为基础的万用表、欧姆表 等 一般最大电流<20mA,或<最大不发火电流 的10% 考虑温度的影响时可按R20=RT(1+α⊿t)修正。 注意:普通工业雷管电阻包括脚线电阻和桥丝电 阻,即总电阻。脚线材质和规格对电阻影响较大 ?最小发火电流和最大安全电流 任一发火工品总存在一个临界发火电流I0在无限 期时间内小于该电流热量散失多,得不到积累, 不发火,大于则发火。超过愈多发火速度愈快。 一般规定5min内。但批量火工品的I0是某个区间 ? 测量方法: 有两种:等效电阻法和中间电阻法。 ? 预设电路电流后,接入待测样品后观察发火情 况,按升降法进行,通常步长设定为25mA,时间 1min。 等效电阻测试法电路原理图: 中间电阻法测试原理图: 思考题:针对上述装置原理,简要叙述各自的测 试方法。 I100 100ms内使点火头发火的电流,此值的意义在 于在实际使用的网络中,能保证每个雷管确实可 靠发火的电流。以两倍该电流来衡量网络中使用 的电流,大则为大电流,小则为小电流。 I6 6ms内发火的电流,保证瞬发和延期电雷管在 有可燃气危险矿井使用的准爆电流。爆破矿体移 动及可燃气体的释放时间大约为4~10ms。 不同药剂引火头的I100和I6电流 从表中可看出,木炭系点火药的发火电流bi DDNP的电流高。 ?发火冲能 使电引火元件发火的电流冲能最小值为该引火药头的发 火冲能Kf。 Kf=I2· tf tf —通电时间 s 发火冲能取决于桥丝、药剂等。 桥丝性质和直径决定桥丝的温度;药剂的性质决定对温 度的敏感性;桥丝和药剂接触的紧密程度决定热量传递情 况。在电流较小的情况下,增加电流可降低发火冲能,这 是因为减少了热损失。当电流增大至2倍百ms电流时,发 火冲能成为常数。 发火冲能的倒数称为电引火头的感度 。 1 1 S ? ? 2 s Kf I t f A2· 以2倍百ms电流通入,改变通入时间,找出 连续能使25发都发火的时间 K最小额定 ? (2 ? I100 ) t 最小 2 能连续使25发不发火的最大时间,以此计 算的冲能为不发火最大冲能 K最大额定 ? (2 ? I100)t 最大 2 ?桥丝熔断冲能 电流使桥丝发热,但能使桥丝迅速熔断的冲能 为桥丝熔断冲能。I小,热损失大,熔断冲能较大 ,大电流下,冲能趋于一个定值,显然,熔断冲 能大于发火冲能。 测定该冲能一般不带药剂。 ?桥丝式电火工品电压感度实验 利用电容放电能量引燃或起爆电火工品是常用 的起爆方式。 特点:脉冲输入能量给桥丝,功率大,发火能 量和作用时间相对小。 原理:电容充电能量:W=1/2CU2 放电时几乎将所有能量施加到桥丝上,通过桥 丝变成热能而点燃或起爆。通过调节C和R来控制 充、放电时间τ=RC 依据火工品在一定电压下的作用时间,选择电 容量,太大放电时间长,电容残留能量多,电容 小,作用时间太短会导致作用不可靠。 测试内容:在一定电容条件下测定安全和可靠作 用电压。测试原理图如下: R1为充电限流电阻,远大于火工品电阻,充电时 间长,放电时间短。电路中关键是转换开关,要 求接触电阻要小。 要求:熟悉原理图中使用的元器件,正确制定测试步骤和 测试要点。 ? 电雷管的静电感度测定 静电危害与静电引发事故预防一直是国 内外研究的重点课题。 静电是引发偶然爆炸事故的主要因素。 美国1962年开始对军用火工品进行静电 感度测试,规定测试条件: 电容500±5%pF 25±0.5KV 串联电阻5±5%KΩ 我国1974年开始研究静电测试方法,1979 年开发了专用仪器。解决产品结构、工艺 、不同药剂对静电感度的影响。 静电感度测试的主要影响因素 1. 电源的输出极性 有研究表明,电雷管的脚线结负极,发火概率较 大。∴规定:脚—壳测试静电感度时,脚线结负 极。 ②串联电阻 串联电阻在放电回路中要消耗大部分电容能量, 通常模拟人体电阻5000±250Ω进行试验。 ③充电电容 电容增大,发火电压或50%发火冲能降低 ④电压泄漏 测试放电回路中存在并联泄漏支路时,使得能量 在火工品以外的地方消耗,影响测试结果 泄漏回路:电容开关箱输出表明电阻、输出高压 线表面电阻、输出端对地电阻的电晕放电。 造成泄漏的主要影响因素: 环境温度、湿度、粉尘以及操作者的汗液等。 ? 鉴于人体静电是主要的危险源,为此各国都以人 体静电和工装设备为模拟对象: 人体静电放电参数: 电容500±5%pF 25±0.5KV 串联电阻5±5%KΩ 工装设备静电放电参数: 电容2000pF 串联电阻0Ω 测试原理:静电对雷管的引爆等效于一只 充电至一定电压的电容在雷管的脚线间或 脚线%发火电压或固定条 件下的发火率表示。 简化原理图: 样品准备:120发,两种接电方式4组/30发 温度20±5℃ 无电磁场和静电干扰 湿度55±10% 国内一些雷管的测试结果: 测试结果2