第四章 冲击波起爆
第四章冲击起爆
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；
探针测试发现：
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；
由质量守衡定律：
（us——冲击波影响部分炸药质量）
代入 公式，则：
第二节非均相炸药冲击起爆
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。
热点温位置的不同，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。
第3段稳定对流燃烧
第4段低速爆轰Ⅱ阶段Ⅲ阶段是SDT
第5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
第四章《民用爆炸物品与起爆方法》复习思考题
第四章《民用爆炸物品与起爆方法》复习思考题1.按炸药的组成你，可将炸药分成（a）和混合炸药两大类。
a.单质炸药 b.优质炸药 c.复合炸药 d.自制炸药2.混合炸药的组分一般含有以下三种：（a）、可燃物和附加物。
a.氧化剂 b.试剂 c.添加剂 d.除湿机3.按炸药在实际应用中的作用可将炸药分为：起爆药、（b）、火药及烟火剂四大类。
a.乳化炸药b.猛炸药c.岩石炸药d.硝酸铵4.铵油炸药由（c）和燃料油组成。
a.碳酸钙 b.工业用盐 c.硝酸铵 d.石灰5.铵油炸药有粉状铵油炸药和（d）两大类。
a.猛炸药 b.乳化炸药 c.起爆药 d.多孔粒装铵油炸药6.常用的.多孔粒装铵油炸药由多孔粒状硝酸铵和柴油组成，其中硝酸铵占（a），柴油占 5.0%~6.0%。
a.94.0%~95.0% b.92.0%~93.0% c.93.0%~94.0%d.95.0%~96.0%7. 多孔粒状铵油炸药的装药密度为 0.90~0.93g/cm3 时，爆速一般为（c）。
a.2600m/sb.2700m/sc.2800m/sd.2900m/s8.乳化炸药分（a）、煤矿乳化炸药和露天乳化炸药三种类型，它是目前使用最广泛的含水炸药。
a.岩石乳化炸药 b.液体乳化炸药 c.固体乳化炸药 d.铵油乳化炸药9.2 号岩石乳化炸药爆速不小于（c）。
a.1200m/s b.2200m/s c.3200m/s d.4200m/s10. 2 号岩石乳化炸药的有效储存期为（a）个月。
a.6 b.5 c.4 d.311.煤矿许用乳化炸药的有效储存期为（b）个月。
a.3 b.4 c.5 d.612.膨化铵油炸药由（c）和复合油相物品混制而成。
a.碳酸铵 b.硝酸钾 c.膨化碳酸铵d.木粉13.民用黑火药的一般配比是硝酸钾：硫磺：木炭=（b）。
a.65:20:16 b.75:10:15c.70:15:15d.80:10：1014.目前，常用的工业雷管主要有（a）、导爆管雷管和电子雷管三类。
第四章冲击波起爆
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）。
第一节均相火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）加惰性块如穿甲弹：平面波引爆聚能穴，穿甲成效好。
探针测试发觉：爆轰成长进程测定：硝基甲烷NM，冲击波推动火药上移，火药密度变大（能量密度加D产生，到A点火药未受冲击波紧缩时，火药已开始爆轰，因此密度未增加，其爆大）超D。
速D<超特点：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)在界面上的一层火药受冲击波作用后，需通过一段时刻延时再同时起爆；3)显现超速爆轰现象。
延滞期：提出冲击波起爆延滞期公式：⎰'--''+'-=f E N f d f Q f Z 01)/exp()1(0ετZ ——频率因子 N ——反映级数—比热能—0EQ ——反映热R E C A v /=ε——A E 活化能化简[]1011201)/)(/(exp )/()/()/(----=V A A v v C E R E R E C Q C E Z τ ‖ ‖ ‖0T f T A T （活化温度）（经初始冲击波紧缩后的药温） （反映产物温度）进一步简化：)exp()()(011201T T T T Z A A f ---=τ00)2(T dT T T d A -=ττ赫巴方程：对NM 讲：7.21T dT d -=ττ↓↑⇒τT超速爆轰速度：D u D D p ∆++=*0其中：0D ——正常爆轰速度u p ——质点速度而产生的爆速增量↑-∆ρD—速度密度系数—其中：k k u D D p )(00ρρ-++=*对NM （硝基甲苯）：*D = + p u + ()s mm μρρ0-由质量守衡定律：()ρρp s s u u u -=0（u s ——冲击波阻碍部份火药质量） 代入*D 公式，那么：00ρps p p u u u ku D D -++=*第二节非均相火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→化学反映不可能同一。
炸药的起爆机理
3.2.1 均温分布的定常热爆炸理论
➢ 在单位时间里系统因热传导而散失的热量为：
……(3)Q2 ST T0
式中 ——导热系数；S——传热面积；
T0 ——环境温度。 ➢ 而（3）式为一条直线，称为失热线，如图3-3
所示。
17
3.2.1 均温分布的定常热爆炸理论
图3－3 失热曲线
21
3.2.1 均温分布的定常热爆炸理论
➢ Tc Tc T02 表示热爆炸前的升温情况。
➢ 从数学上看，切点必须满足两个条件，即不但
Q1和Q2在该点的数值相等，且两条曲线的斜率 也相等，即
Q2
Q1
Ti
空
气
T0
图3－1
加热室 炸药
14
3.2.1 均温分布的定常热爆炸理论
➢ 首先，炸药在温度T时，单位时间里由于发生化学反 应而放出的热量为Q1，此热量与单位质量的炸药产生 的热量q（J/kg）和化学反应速率W(kg/s)有关，即
……(1)
Q1 q •W
并认为初始分解过程属于单分子分解反应，化学反应
20
3.2.1 均温分布的定常热爆炸理论
➢ 如果炸药周围环境的温度T0＝T03，从图7－4可 知，得热曲线在失热曲线的上方。在此种情况 下，炸药处于任何温度时都因Q1>Q2，温度不断 升高，最后导致热爆炸。
➢ 当周围环境的温度T0＝T02时，这时失热曲线与 得热曲线相切于B点，对应的温度为Tc。开始得 热大于失热，温度升高，Q1和Q2都增加。当到达 切点Tc时，Q1＝Q2，建立起热平衡。如果某些偶 然因素导致炸药的温度升高，由于Q1>Q2，反应 速度就会急剧增加，直至爆炸。
3
3.1 基本概念
凿岩爆破之炸药的爆轰理论
理想爆轰与稳定爆轰
爆速来衡量爆炸反应能量释放的多少 理想爆轰的爆速最高，小于临界爆速爆轰中 断，一般是以稳定爆轰进行，用药包直径 影响来描述
侧向扩散的影响
• 爆轰波的基础是一种特殊形式的冲击波 • 冲击波是爆轰波的基础，爆轰波是一种特殊形式 的冲击波 • 冲击波可以从理论上进行推导并能用实验进行验 证——击波管 • 冲击波是一种特殊形式的压缩波，和一般压缩波 的波轰面不同，一般压缩波的波轰面是连续变化 的，如正弦波，冲击波的波阵面则是突然跃升的 • 飞机超音速飞行可能产生冲击波
不稳定爆轰
稳定爆轰
理想爆轰
影响稳定传爆的因素
药包直径——越大越好——尤其是低感炸药 药包外壳——越坚固越好 装药密度
– 单质猛炸药密度大，性能好 – 混合工业炸药则有最佳值 – 炸药粒度——小了好，当药包直径很大时，影 响不大
第四讲 炸药的爆轰理论
一、概述
• 炸药起爆后是如何传播的
– 炸药总是在一点起爆的，那么通过什么机制传 播到整体爆炸？ – 在什么条件下能可靠传爆？什么条件下可能发 生爆轰中断？ – 目前主要认可查普曼—朱格（ChapmanJouget，简称C-J理论)的解释 – 爆轰波理论是爆破的理论基础
二、冲击波概念
1、击波管试验
氮气 电引火头将明胶片炸碎 高压氮气突然向右测空气压缩 受加速压缩的空气中产生冲击波 有声响发出
空气管 高压窒 明胶片 电引火头
2、爆轰波波阵面示意图
爆轰波的结构 0-1区为冲击波 1-2区为反应区 2-2面为C-J面 0-2为爆轰波阵面
特点 爆轰波只存在于爆轰过程中 爆轰结束也随之消失 化学反应区是能源 具有稳定性 爆轰参数指2-2面上的参数
第四章起爆器材与起爆方法
2.性能
（1）爆轰性能
导爆管中传播的是爆轰波。该爆轰波的速度即导爆管 爆速。普通导爆管的爆速在200C±100C范围内不小于 1850m/s。在一40～+500C条件下，一发8号雷管可以可靠 地激发20根导爆管。
在采用雷管侧向起爆导爆管时，雷管爆炸产生的外壳 破片及底部射流的速度高于导爆管的爆速，对导爆管的 起爆有一定的影响。金属壳雷管破片会切断未爆的导爆 管或嵌入未爆导爆管堵住空腔阻止爆轰波的传播。雷管 底部的轴向射流会击穿或击断正对雷管底部的导爆管， 影响爆轰波的传播。在雷管上包上胶布，可起到防止破 片伤害及射流的作用，确保雷管侧向起爆的可靠性。
导爆管的传爆距离不受限制，6000m长的导爆管起爆后可一 直传爆到底，实验表明导爆管的爆速没有因传播距离的增长而 变化。
环境的湿度和真空度对导爆管的传爆影响不大，导爆管的 打结对导爆管的传爆影响较大。实验表明，同一支路上的导爆 管只打一个结时，打结后的导爆管的爆速将降低，而且在打结 处管壁容易产生破裂。若打上两个或两个以上的死结，打结后 的导爆管将会产生拒爆。导爆管的中心孔被堵塞时也会产生拒 爆。若导爆管内的药粉分布不匀而堆集成药节时，则可能把导 爆管炸裂或炸断。导爆管1800对折时，可使爆速降低，同时还 会导致起爆雷管延期量的波动，致使微差爆破时产生不应有的 跳段现象。导爆管对折严重时也会产生拒爆。导爆管管壁的破 损，如破洞、裂口等，会影响导爆管的传爆，致使爆速降低， 当破洞直径或裂口长度大于导爆管内径时，就会产生拒爆现象。 有破洞或裂口的导爆管在水中应用时也会产生拒爆现象。导爆 管中渗入异物时，也会影响传爆。少量的水、泥沙会导致爆速 产生波动，当导爆管中含有3～5mm长的水柱时，就会产生拒爆。 为防止异物的侵人，可用火焰烧熔导爆管端口，然后用手捏合 封闭。
爆破工程3第四章___起爆方法与技术
图4-19 并串并联网路
第三十页，编辑于星期六：十点 二十九分。
图4—20为隔段孔外微差爆破网路。
图4-20 隔段孔外控制微差爆破网路
孔外微差爆破除了比孔内微差爆破节省起爆器材费用之外，最大的特 点是，只用一种段别的毫秒雷管就可实现。例如用2段毫秒雷管（延 期25ms）：第一排0段，第二排2段，第三排串联两个2段，往下串 联三个2段，四个2段……实现每排间隔25ms的等间隔微差爆破。这 种网路如图4—21所示。
联）为好，
区域间（即干线）以并串联较方便。
第二十六页，编辑于星期六：十点 二十九分。
1.并并联 见图4—17。38个炮孔分成五组，每组并 联7~8根导爆管；五组再并联一起。
“大把抓”
采用的孔外控制微差爆破网路（并并联）
第二十七页，编辑于星期六：十点 二十九分。
2.延期方式—孔内延期和孔外延期
前两类起爆法是目前在工程爆破中使用最广泛的起爆方法。
——应根据环境条件、爆破规模、经济技术效果、是 否安全可靠以及工人掌握起爆操作技术的熟练程度来 选用起爆方法。
第一页，编辑于星期六：十点 二十九分。
例如：
在有沼气爆炸危险的环境中进行 爆破，应采用电起爆而禁止采用 火雷管和导爆管起爆；
对大规模爆破或一次起爆炮孔数 量多的爆破工程，如硐室爆破、 深孔爆破和一次起爆数量较多的 炮眼爆破，应采用电雷管、导爆 管和导爆索起爆。
受限制。
缺点：
（1）导爆索成本较高，用这种起爆方法的费用几乎比其它起爆方 法高一倍以上。
（2）在起爆以前，不能用仪表检查起爆网路的质量；难以实现多段 微差起爆。
（3）在露天爆破时，噪声、空气冲击波较大。不宜在城市拆除爆破中使 用。
第二十一页，编辑于星期六：十点 二十九分。
冲击片起爆技术
1、爆炸箔桥
爆炸箔桥是试验装置中的核 心元件, 它的材料和尺寸将直 接影响到其工作性能。 一般情况下, 箔桥的材料可 以选用铜，因为铜具有良好 的电爆性能, 并且加工方便。 通常箔桥的厚度只有( 4～ 75) μm, 箔桥厚度在4. 23μm较 为理想. 对于箔桥工作区, 其 形状通常为方形, 尺寸的大小 不超过1 mm× 1 mm。
存在的问题
1、起爆装置 对于起爆装置来说, 要求其电容器具有低电感、大电容等特征, 但由 于受我国电子技术的限制, 起爆装置中的电容器为了达到上述要求, 体积做得很大,不利于冲击片雷管在常规武器中的推广应用, 且现 在使用的电容器的放电周期都较长, 导致能量利用率不高。 2、飞片测速问题 国外常采用V ISAR (任意反射表面干涉仪)法来测量飞片速度, 但这种 方法十分复杂、技术难度高、价格昂贵,我国还不具备这种技术,。
爆炸判据的实验研究
• 每次的实验结果必须有一个 爆炸识别判据对炸药的爆炸 与否进行判定. 为了对每次试 验时炸药柱的爆炸情况加以 判定, 采用了在实验装置中炸 药柱的末端放置铝鉴定块的 方法, 通过飞片冲击起爆炸药 柱后在其上产生的凹痕深浅 对炸药柱的爆炸情况进行判 定.
爆炸判据的实验研究
• 实验同时发现, 对于不同种类 的炸药, 在受到冲击片冲击起 爆后在铝鉴定块上产生的凹 痕的深度是不同的, 而当输入 到冲击片起爆装置中的起爆 能量达到一定值之后, 在铝鉴 定块上产生的凹痕的深度将 趋向于一个相对稳定的数值.
4、反射片 反射片的作用有两个: 一是防止金属箔桥爆发时产 生的膨胀气体进入自由空间 而造成能量损失, 从而保证由 高压电源输入到爆炸箔桥的 能量尽可能全部用于形成和 驱动飞片; 二是在箔桥爆发, 气体迅速膨 胀而形成的冲击波向周围介 质传播时, 使冲击波所含的大 部分能量在反射片表面反射, 而不通过反射片材料传播过 去, 以增加用于飞片的能量.
爆破工程第四章---起爆方法与技术
反映了电雷管的起爆感度。 问题：准爆电流标准为什么将原来的不 大于0.7A降低到不大于0.45A，说明了什么。
3、串联起爆电流（成组串联最低准爆电流） 对串联连接的20发电雷管通以恒定的电流，
• 并串联网路计算：
总电阻：
RR1
mnr R2
（4—10）
式中 m——串联的炮孔或药室的数目；
n——并联成一组中的电雷管数目。
通过电爆网路的总电流：
I
E
R1
m
r n
R2
通过每个电雷管的电流
（4—11）
i I n
• 并串并（或复式并串）联网路计算：
总电阻：
RR1 m 2nr R2
通过电爆网路的总电流：
1
1 2
3
2
4
5/
3
4 a
b
图5—5 电引火元件结构示意图 —弹性结构；b—刚性结构
1—脚线；2—塑料塞；3—桥丝；4—引火药；5—金属脚
td最低 Htd最高
• 式中 t d 最低 ——点燃敏感度最高的电雷管点燃时
间，ms；
• ms；t d 最高 ——点燃敏感度最低的电雷管点燃时间，
•
H——点燃敏感度最高的电雷管的传导时间，
5、发火冲能 发火冲能也叫点燃电流冲能。其倒数表示电雷
管的敏感度。点燃电流冲能越小，灵敏度越高。 实验方法：恒定电流、通电时间100ms ，求出
发火概率0.9999的百毫秒电流值;再以2倍的百毫秒电 流值恒定直流电流向电雷管通电，求出发火概率为 0.9999的通电时间。
冲击波破坏机制
冲击波破坏机制
冲击波破坏机制主要涉及以下几个方面：
1、压力变化：冲击波的形成主要是由于爆炸中心压力急剧升高，使周围空气猛烈震荡而形成的波动。
这种波动以超音速的速度从爆炸中心向周围冲击，具有很大的破坏力。
冲击波的压力是跃升的，具有不连续的陡峭波阵面，在波阵面上介质状态发生突跃变化。
2、物理效应：冲击波对物体的破坏作用主要体现在其产生的峰值超压上。
当峰值超压达到一定阈值时，可以破坏大型钢架结构，对人体造成损伤，甚至致人死亡。
冲击波的能量主要集中在正压区，其影响比负压区大得多。
3、化学反应：在某些情况下，如炸药爆炸时，冲击波还会伴随化学反应。
炸药一旦起爆，首先在起爆点发生爆炸反应而产生大量高温、高压和高速的气流，在炸药中激发冲击波。
冲击波强烈压缩邻近的炸药薄层引起炸药反应，产生大量气体与大量热。
4、结构破坏：冲击波与建筑物结构相互作用时，会分析冲击波与结构碎块作用机理，发展计算模型和方法来模拟建筑物结构破坏及冲击波传播过程。
此外，冲击波还能直接造成电极的断裂、破碎甚至突然断裂。
5、空化效应：在体外冲击波碎石技术中，除了直接的破坏机制外，还存在诱发的空化破坏机制，这是当前研究的一个具有挑战性的热点。
爆破工程第四章---起爆方法与技术
2、安全电流 普通型雷管： ≥0.20A 钝感型： ≥0.30A 高钝感型：≥0.80A
将单发电雷管充电以上电流5min,不发 生爆炸。表明使用安全性的高低。如检 测电流，应小于30mA.
问题：标准中为什么将最高安全电流 从0.125A以上,提高到0.18A以上,又定到 0.2A以上。
3、最小发火电流（最低准爆电流） 发火电流的规定，实验中按通电时间为
受试的所有电雷管全部起爆的电流。
普通型雷管： ≤ 1.2A 钝感型： ≤ 1.5A 高钝感型： ≤ 3.5A
反映了成组电雷管的起爆时，起爆电流能 保证烧断敏感度最高的雷管之前，将敏感度 低的雷管点燃。
问题1：为什么在同一爆破网路中雷管， 有的响，有的不响。
问题2：【？】直流不小于2A、交流不 小于2.5A；【？】直流不小于2.5A、交流不 小于4A；
• R1——主线电阻，Ω； • R2——端线、联接线、区域线电阻，Ω； • n——电雷管数目；
• r——每个电雷管的电阻，Ω。
• 如果电源的电压为E，则通过网路和每个电雷管 的电流为：
i I E
•
R1 R2 nr （4—5）
• 式中 I——通过网路的总电流，A；
• i——通过每个电雷管的电流，A。
• 2并联电爆网路
• 并联网路是将所有要起爆的电雷管两脚线分别连 到两根导线上，然后与电源相连接。
起爆电源
• 网路计算：
• 总电阻
RR1
R2 n
r n
（4—8）
• 通过电爆网路的总电流
I
E
R1
R2 n
r
（4—9）
• 通过每个电雷管的电流
i I n
• 4.混合联 混合联网路主要有并串联和并串并联 （或复式并串联），见图4—22和图4—23。
第四章冲击波起爆
两边取对数得：2 ln p ln lE n lk n
p 对数关系为线性
E 12mvf 2(飞片动能）
mAf df f (飞片面积厚度）
炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗，设：
vf (飞片） 2up(质点）
则 E12Af df f (2up)2(飞片动能与质关 点) 速度有
设飞片面积为1，时间亦为1
D 而产生的爆速增量
DD0upk(0)其 , 中 k— ： —速度密度系数
对NM（硝基甲苯）D =6.30+u p + 3.20 0m m s
由质量守衡定律：us 0usup （ u — s —冲击波影响部分炸药质量）
代入 D 公式，则
D
D0 up
k up us up
0
第二节 非冲击相炸药冲击起爆
D
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：
E kp2
其中k——和炸药有关的常数；
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
04起爆技术GU-讲义
起爆电源使用中的安全
（4）在起爆后，立即将起爆按钮旋至放电位置， 拆下主线，关闭起爆器，再进行爆后检查；
4.3 电力起爆法与电爆网路
I
2A
准爆区
1.2A
全部发火
0.45A
0.2A 30mA
部分发火、部分不发火 全部不发火 安全区
设计网路 最低起爆电流
串联起爆电流
最小发火电流 最低准爆电流 最大不发火电流 最高安全电流 测试仪表最大 允许输出电流
工业电雷管的抗水性能 工业电雷管的抗水性能应符合下列要求：
路，满足各支路电流总和的要求； 3.有足够大的发火冲量 应大于或等于7.9A2·ms。 电爆网路常用的起爆电源有三种： (1) 电池 包括干电池和蓄电池。 (2) 动力交流电源 (3) 起爆器
属于直流式起爆电源。起爆器有手摇发电机起爆 器和电容式起爆器两种。
起爆电源一般要求
有一定的电压。能克服网路电阻输出 足够的电流。起爆电源必须保证起爆 网路中每个电雷管能够获得足够的电 流。
➢爆破施工中，成组电雷管起爆则要求 通过每发雷管的电流不应小于： 一般爆破，直流电2安，交流电2.5安；
串联起爆电流
➢ 指对串联联接的20发电雷管通以恒 定直流电流，受试的任何一发电雷 管全部起爆的电流值。
➢ 工业电雷管串联20发的起爆电流应 ≤1.2 A，即串联20发电雷管，通以 1.2A恒定直流电流，应全部爆炸。
起爆电源负责向网路输送能量，保证能点 燃引爆网路中的每一发电雷管。
第四章 冲击波起爆
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 第五段 高速爆轰 燃烧转爆轰过程
阶段III是SDT
D 而产生的爆速增量 DD0upk(0)其 , 中 k— ： —速度密度系数
对NM（硝基甲苯）D=6.30+u p + 3.20 0mm s
由质量守衡定律：u s 0 u s u p （ u s——冲击波影响部分炸药质量）
代入 D公式，则
D D 0upkusu pup 0
第二节 非冲击相炸药冲击起爆
‖ ‖‖
（经初始冲击 波压缩后的药温）
T
0
Tf
TA
（反应产物温度）
（活化温度）
进一步简化： Z 1 T 0 2 (T f) 1 (T A ) 1ex T AT p 0 )(
赫巴d方 (2 程 T T0 A： )dT00T
对NM讲：
d
21.7dT0 T0
T
超速爆轰速度 D D 0upD 其中，D0——正常爆轰速度 up——质点速度
A Ef 1Dp2(应用实际发临 现p界 n通 其常 n中 为 炸 常 )药 数
pn =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 ，EC （临界能量），原因： 气泡少传热加速EC↑（需能量）
4) d f(飞片厚)↑，条件： 2.5s后，炸药已起爆
起爆过程：
第四节 起爆深度
4炸药的起爆与感度
4炸药的起爆与感度4炸药的起爆与感度炸药是一种含能物质，可以发生高速的化学反应，放出大量的热能，并伴随着产生高温、高压气体。
作为一种亚稳态物质，在一定的条件下储存、处理、运输时，发生化学反应的速度可以小到忽略不计。
但在某些条件下，其化学反应的速度可以达到较高的水平，反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度，最后导致爆炸。
炸药虽是一种爆炸物质，但它必须具有一定的稳定性，要在一定的外界条件作用下才能发生爆炸变化。
激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。
在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或初始冲能。
不同的炸药，所需的初始冲能是不同的。
如碘化氮（NI3）只要用羽毛轻微触动就会爆炸；而梯恩梯炸药，当用步枪子弹贯穿时，也不爆炸。
炸药在外界作用（激发）下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。
炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。
所需的最小初始冲能愈大，则表示炸药的感度愈低；反之，最小初始冲能愈小，则感度愈高。
引起炸药发生爆炸变化的外界作用（能量）的类型很多，通常主要有以下几种：（1）热能：直接加热、火焰，火花等；（2）机械能：撞击、摩擦、针刺、枪击等；（3）炸药的爆炸能：雷管或炸药直接作用、冲击波作用等；（4）电能：电热、电火花、静电等；（5）化学能：高热化学反应放出的热量；（6）光能：激光等。
炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。
同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。
实用中要求炸药有一个适当的感度，即感度不能太高，也不能太低。
感度太高使用不安全，而感度太低会造成起爆困难。
炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的，即一种炸药对某一种外界作用较敏感，而对其它一些作用则较迟钝。
如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感，它的热感度比梯恩梯低，而机械感度比梯恩梯要高得多。
了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。
对一般猛炸药来讲，在生产、储存、运输和使用过程中，不应发生意外的爆炸。
火工品设计原理(安徽理工-第四章电起爆机理
d实 ３ 药密度及粒度。K d 真（晶）
压实系数，空隙度＝１－Ｋ
比表面积大， Ｅ0＝０182S
1 2
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。
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） 1 产生振荡，则使火花放电能量减少，电容器能量 E= CV02 2 火花系中的能量W=
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
V 变化测50%爆炸的 V0值（升降测法）
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 V0
左边曲线随P
V0
极板见空气密度
不变气体压力P
V0低P不变增加
撞出电子多，则不易击穿，
不变（1cm长放出电子数），则 放出电子总数增加，易击穿，V 0 右边曲线P V 0 低
不变P 自由行程缩短，自由撞击次数减少，需V 0
P不变，
若不变）则V0
才能使击穿发生 起爆器材应用中， =1mm一般在右边曲线范围
ts
0
EIdt
E 电压
1 通常以 CV 2 2
I 电流
表示
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。
第四章 爆破网路
秒延期电雷管结构
（ a）整体管壳式；（ b）两段管壳式
1 脚线；2 密封塞；3 排气孔；4 引火药头；5 点火部分管壳； 6 精制导火索；7 加强帽；8 起爆药；9 加强药；10 普通雷管部 分管壳；11 纸垫
பைடு நூலகம்秒延期电雷管结构
（ a）装配式；（ b）直填式 1 脚线；2 管壳；3 塑料塞；4 长内管；5气室；6引火药头；7 压装延期药；8 加强帽；9 起爆药；10 加强药
七、导 爆 管
第二节
起爆方法
利用起爆器材，并辅以一定的工艺方法引爆炸药的过程 叫起爆，起爆所采用的工艺、操作和技术的总和叫起爆方法。 几种起爆方法： —— 导火索起爆法； —— 导爆索起爆法； —— 导爆管起爆法； —— 电起爆法。 前四种通称为非电起爆法。 了解起爆系统的构成、优缺点及适用条件。
火雷管起爆法操作步骤
1）组织起爆雷管：缓慢插入导火索（不能转动）到 底并 固定结实。 2）制作起爆药包：用竹、木签药卷中心扎一小孔 （深度 超过雷管长度），装入起爆雷 管并 固定结实。 3）装药：用炮棍一卷一卷地将药卷轻轻送进炮眼， 眼口 用炮泥封实。
火雷管起爆法注意事项
注意事项： 为安全起见，点炮次序应按计划先后进行。点火时应统一指 挥，并指定专人记清所点燃及实际爆炸的炮数，以便及时发 现有无盲炮。 《爆破安全规程》规定： 1）导火索的使用长度不小于1.2m； 2）单人点火：地下爆破不多于5根；地面爆破不多于10根； 3）多人点火：设一组长，负责协调。 优缺点： 优点：操作简便易行，机动灵活，成本较低。 缺点：需在爆破工作面点火；安全性较差；常因导火索质量 产生早爆或晚爆事故；不能精确控制起爆时间；产生有毒气 体，煤矿井下爆破、地面拆除爆破不能采用。
4 炸药的起爆与感度
4炸药的起爆与感度炸药是一种含能物质，可以发生高速的化学反应，放出大量的热能，并伴随着产生高温、高压气体。
作为一种亚稳态物质，在一定的条件下储存、处理、运输时，发生化学反应的速度可以小到忽略不计。
但在某些条件下，其化学反应的速度可以达到较高的水平，反应放出热量的自身加热作用能进一步增加反应速度，最后导致爆炸。
炸药虽是一种爆炸物质，但它必须具有一定的稳定性，要在一定的外界条件作用下才能发生爆炸变化。
激发炸药发生爆炸的过程称为起爆。
在外界条件作用下使炸药活化并发生爆炸反应所需的活化能称为起爆能或初始冲能。
不同的炸药，所需的初始冲能是不同的。
如碘化氮（NI3）只要用羽毛轻微触动就会爆炸；而梯恩梯炸药，当用步枪子弹贯穿时，也不爆炸。
炸药在外界作用（激发）下发生爆炸的难易程度称为炸药的感度。
炸药的感度用引起炸药发生爆炸变化所必须的最小初始冲能表示。
所需的最小初始冲能愈大，则表示炸药的感度愈低；反之，最小初始冲能愈小，则感度愈高。
引起炸药发生爆炸变化的外界作用（能量）的类型很多，通常主要有以下几种：（1）热能：直接加热、火焰，火花等；（2）机械能：撞击、摩擦、针刺、枪击等；（3）炸药的爆炸能：雷管或炸药直接作用、冲击波作用等；（4）电能：电热、电火花、静电等；（5）化学能：高热化学反应放出的热量；（6）光能：激光等。
炸药对不同形式的起爆能具有不同的感度。
同一种炸药对各种不同作用的感度之间没有一个相当的换算关系。
实用中要求炸药有一个适当的感度，即感度不能太高，也不能太低。
感度太高使用不安全，而感度太低会造成起爆困难。
炸药对于各种外界作用的感度是有选择性的，即一种炸药对某一种外界作用较敏感，而对其它一些作用则较迟钝。
如叠氮化铅对机械能作用比对热能作用更敏感，它的热感度比梯恩梯低，而机械感度比梯恩梯要高得多。
了解炸药的感度对于实际工作有着极其重要的意义。
对一般猛炸药来讲，在生产、储存、运输和使用过程中，不应发生意外的爆炸。
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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
如穿甲弹：
平面波引爆聚能穴，穿甲效果好。
探针测试发现：
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D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，其爆大）
超
D。
速D<
超
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 E N f d f Q f Z
1
)/exp()1(0ετ Z ——频率因子
N ——反应级数
—比热能—0E
Q ——反应热
R E C A v /=ε
——A E 活化能
化简[]
1011201)/)(/(exp )/()/()/(----=V A A v v C E R E R E C Q C E Z τ ‖ ‖ ‖
0T f T A T （活化温度）
（经初始冲击波压缩后的药温） （反应产物温度）
进一步简化：)exp()()(01
1
2
01
T T T T T Z A A f ---=τ
00)2(T dT T T d A -=ττ
赫巴方程：
对NM 讲：
7
.21T dT d -=τ
τ
↓↑⇒τT
超速爆轰速度：
D u D D p ∆++=*0
其中：
0D ——正常爆轰速度
u p ——质点速度
而产生的爆速增量↑-∆ρD
—速度密度系数
—其中：k k u D D p )
(00ρρ-++=*
对NM （硝基甲苯）：
*D =6.30 + p u + 3.20()
s mm μρρ0-
由质量守衡定律：
()ρρp s s u u u -=0
（u s ——冲击波影响部分炸药质量） 代入*
D 公式，则：
00ρp
s p p u u u k
u D D -++=*
第二节 非均相炸药冲击起爆
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。
热点温位置的不同，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）、 *
D (10%) 无*
D
3）、 炸药反应在界面薄层同时发生 → 分散，先后，多热点 → 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：
τ2kp E =
其中
k ——和炸药有关的常数； 两边取对数得：
k E p ln ln ln ln 2-+-=τ
对数关系为线性τ-p ：
飞片动能）(2
12
f mv E =
飞片面积厚度）(f f f d A m ρ⋅⋅= 炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗。
设：
质点）飞片）(2(p f u v = 则
)()2(2
1
2关飞片动能与质点速度有p f f f u d A E ρ=
设飞片面积为1，时间亦为1。
则
)(11冲量p p A P =⋅⋅=⋅⋅τ
（p —压力；A —面积=力；τ—时间）
p p Du p u D ρρ=⇒⋅⋅⋅⋅
质量
体积位移11 （p —飞片产生的冲击波压力）
D
p
u p ρ=
∴（D —冲击波阻抗） 则：
2)2(21D p d A E f f f ρρ=
D
d f 2=
τ
τ
ρ2P D
A f
=
),1
21(2ρρρρρρ=∴==
t t f f f D D D
d A E 阻抗相等认为飞片阻抗与炸药波 )(12为常数其中临界应用实际发现通常炸药n p p D
A E n f ττρ= τn p =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
↑ρ，↑C E （临界能量）。
原因：↑ρ气泡少传热加速E C ↑（需能量）。
d f (飞片厚)↑
条件：（后，炸药已起爆s μτ5.2>）
第四节起爆深度
起爆过程：
冲击波增大，U S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X d影响因素
1）起爆冲击压力P
lnX D=K1+K2lnP (直线关系)
2）装药密度和炸药粒度
ρ增大 X d增大晶体粒度增大，X d增大
起爆深度X d与起爆延滞期对应关系 X d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1段平行层燃烧
第2段对流燃烧也有分成I阶段DST
第3段稳定对流燃烧
第4段低速爆轰Ⅱ阶段Ⅲ阶段是SDT
第5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
④DDT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）。