传爆药柱的优化设计

火工品课程设计说明书题目：传爆药柱的优化设计专业：特种能源技术与工程学号：姓名：Misaya摘要传爆药是指用于传递和扩大爆轰的装药。

在早期的非隔爆型引信中，起爆元件和主装药间装有传爆药，彼此呈直线排列；自出现隔爆型的引信后，由于起爆元件与传爆药的相对位置是错开的，并且隔开一定距离，这时在起爆元件和传爆药之间装有导爆药。

导爆药和传爆药的作用是相同的关键词：传爆药柱，传爆药，主装药目录摘要 (I)目录 (II)前言 ............................................................................................................................... I II1 传爆药的药量和密度 (1)2 传爆药尺寸 (3)3 传爆药和主装药的相对位置 (8)4 管壳材料和周围介质 (10)5 结论 (12)6 参考文献 (15)前言引信中传爆药的作用主要是扩大爆轰，以达到完全起爆弹丸装药的目的。

当弹丸药量很大时，如大口径火箭弹，单用引信传爆药柱还不能完全起爆时，可在弹丸内放置辅助传爆药柱。

如弹丸中的引信窝长，而配用的引信短时，也可用辅助传爆药柱来填充短引信装入窝后留下的空间。

有的弹丸口径不算大，但弹丸装药比较顿感；或因装药方式引起顿感，也可用辅助传爆药柱，或者在紧贴传爆药柱的四周装一层感度比主装药高的炸药。

这种补充装药也称传爆药的围绕装药。

如有的国家用梯恩梯作为105mm榴弹中阿妈托炸药的围绕装药。

辅助药柱属弹丸设计范围，引信传爆药应可靠起爆它。

因为传爆药和导爆药一样在引信中具有承上启下的双重地地位。

所以它和导爆药的要求也基本一致，只是要求它的起爆能力更大，所以药量比导爆药大，尺寸也大。

1传爆药的药量和密度为确保传爆药作用可靠，要考虑传爆药和主装药的质量比。

一般炮弹中的传爆药量取弹丸助装药的 2.5%0.5%，其它小口径~~0.5%，凡大中口径榴弹取1%弹，迫弹，破甲弹和穿甲弹等取 2.5%~1%。

设计时除参照相似弹药中传爆药的质量比外，传爆约药量最终还需用实验方法确定。

传爆药起爆能力大小的实验装置如图1—1。

将电雷管，传爆药柱，被发药柱一起固定在一块铜板上，通电使雷管引爆，然后引发其它药柱爆炸。

被发药柱爆炸后在铜板上炸出一定印痕，称印痕长度为爆炸熄灭长度，用它来衡量传爆药柱起爆能力的大小。

实验结果如表 1.1。

实验条件：传爆药柱为特屈儿，密度为3.1cm66g。

6.1cm/g，炸药柱为硝酸铵/梯恩梯=90/10混合炸药，密度为3/表1.1传爆药量与起爆能力的关系传爆药爆炸熄灭长度/mm药量/g 直径/mm 高度/mm8 12 16 20 25 35 24242424242411.817.121.527.834.548.0546069747881结果表明：传爆药柱直径固定后，在一定范围内药量增加，药高增加，起爆能力增加。

需注意的是：传爆药柱的设计不仅与弹丸装药量有关，而且与弹丸主装药药型有关，需很好协调。

传爆药的密度直接影响输出大小，但不能仅凭此来决定密度的选择，因为密度还影响感度，故实际上装药密度的选定必须兼顾感度和输出。

一般传爆药的使用密度为理论密度的%95~%90。

对主装药来说，只有传爆药柱的爆速大于或等于主装药的爆速，才可以使主装药的爆轰成长期接近于零，保证主装药发挥最大威力。

设计时传爆药的爆速均大于或等于主装药的爆速，但由于有壳，空隙等惰性物介于传爆药和主装药之间，因此引爆主装药时还是存在爆轰成长期的。

2 传爆药尺寸因传爆药柱均装在引信中使用，而引信外形尺寸在弹丸设计时已被确定，所以也相应地限制了传爆药外形尺寸的设计。

目前国产火炮引信口螺纹M27，M36，M52等三个系列，因而限制了传爆药柱最大直径的选择。

因此所谓确定传爆药柱外形尺寸，主要就是如火如荼在许可的范围内，合理地调整药柱高度与直径的比值，用尽可能少药量的传爆药柱输出最大的爆轰能量。

一定量炸药爆轰输出的大小与装药直径，高度，密度都有关系，当密度确定后，主要就是确定高径比。

两者相比，直径的影响更显著。

因为药量一定时，扁圆柱形的药柱轴向输出大，装药的利用率高；但如果直径过大，长度不足，则会引起爆轰成长不完全，从而减弱起爆能力。

输出和装药尺寸的关系可由下列实验证明。

实验一：条件为特屈儿传爆药柱，密度3/6.1cm g =ρ，药柱直径mm d 5.24=，以药柱的高度直径比1/=d h 时的爆轰输出为1，K 值其它d h /值时爆轰输出和1/=d h 时输出之比值。

实验表明，当药柱直径一定，药柱高度约等于2倍直径时，轴向输出达到最大极限。

再增大药柱高度，i 提高轴向起爆能力的意义就不大了，如图1—2所示。

（2）实验二：条件为特屈儿传爆药柱，g m cm g 20,/6.13==ρ，改变d h /的实验结果如图1—3所示，一定药量的药柱，随着d h /的减小，爆轰输出线性地增大。

将两条试验曲线进行对比后，可以看出，增大直径对提高爆轰输出的影响，比增大高度显著。

在图1—3中，当药量为20g ，4.0/=d h ，计算得mm d 34=时，药柱的爆轰输出28.1=K ；而在图1—2中mm d 5.24=，2/=d h 时，计算知药量达37g ，而药柱的爆轰输出K 仅1.14.这说明，扁圆柱形的药柱比长圆柱形的药柱由较大有效药量。

（3）实验三：条件为特屈儿传爆药柱，3/6.1cm g =ρ，起爆相同条件的硝酸铵：梯恩梯=80：20被发药柱，3/6.1cm g =ρ，mm d 40=，g m 200=。

结果示于表2.1，表2.2表。

表2.1表明传爆药量一定，起爆相同的被发药柱时，随着传爆药柱直径增加，爆炸熄灭长度增加，起爆能力增加。

表1.3表明直径大的传爆药使相同被发药完全爆轰所需的药量小，传爆药量占被发药量的百分比α也小。

表2.1 传爆药高度与直径之比对起爆能力影响传 爆 药爆炸熄灭长度/mm 药量/s 直径/mm 高度/mm 高度/直径 2 2 2 15 19 25 6.4 4.3 2.6 0.426 0.226 0.10465 80 100表2.2 传爆药直径对起爆能力影响直径/mm 药量/g100⨯α15 19 254 3 22.0 1.5 1.0上述实验表明，在相同药量下，传爆药柱d h /存在一最佳值，使输出爆轰能最大。

（4）实验四：用直径mm d 51=的3号火焰雷管起爆密度为3/5.1cm g ，直径为2d 的虫胶漆造粒RDX 药柱，用起爆深度判断起爆效果，得到的结果是药柱直径变化时，起爆深度也变化，二者几乎呈直线关系，见表2.3。

表2.3 起爆深度和药柱直径比12/d d 1.00 1.26 1.44 1.621.902.16 起爆深度/mm 1.172.894.175.207.008.74当传爆药和主装药直接接触时，二者传爆面积比是起爆效果的一个重要影响因素。

Green 曾做过一个实验，用不同直径的圆柱状金属冲击起爆PBX9404炸药，测得临界起爆速度V 和弹丸直径d 之间的关系，见图1—4。

Moulaud 也用类似的实验得到类似的结果，从而提出了一个临界起爆面积的概念。

他将实验结果以受主炸药面上所受压力的对数值（lnp ）和临界起爆面积的对数值（lnA ）作图，得到一直线关系。

以上两人的实验对于证实在冲击波起爆时用τ2P 作为单位面积上的起爆临界判据作了有价值的补充，由此又增加了一个 临界起爆面积的概念。

当起爆面积小于临界面积时，即使τ2P 已达到要求的数值，爆轰仍不能发生。

这为起爆能力引入了二维尺寸效应。

1981年，Moulard 曾用相同厚度，不同直径d 的钢飞片，对3/73.1cm g =ρ，mm d 20=的组装B 炸药进行撞击试验，结果见图1—5。

Bahl 用厚的圆柱形飞片撞击PBX9404炸药，结果见图1—6。

两试验均表明在不同飞片速度下存在临界起爆面积。

从上述实验可知，传爆药设计时，直径或起爆面积尽可能大些起爆能力好，但需注意随弹种不同对起爆能力的要求不同。

如空心装药被甲弹要求轴向引爆能力大，这时传爆药柱直径应尽量大些；杀伤弹为了得到更好的破片效应，要求径向引爆能力大些，这时传爆药柱直径可小些。

另外，设计传爆药长径比时，还要考虑引信装入弹丸后传爆药和主装药的位置，它也直接影响起爆能力。

几种炸药的临界直径及极限直径见表2.4。

表2.4 几种炸药的临界直径及极限直径 炸药 临界直径 mm d k / 极限直径 mm d L / 密度 3/-⋅cm g ρ 粒度/mm装药方式 特屈儿 7 1 0.18 压装，无壳 黑索金 1.2 4 1 1 0.018 0.025~0.15压装，无壳 薄壁玻璃外壳 太安 2.2 0.9 3.2 1 1 0.15~0.25 0.025~0.1薄壁玻璃外壳 梯恩梯11.2 5.5 2.5 26.930 9 10 500.85 0.85 1.5 1.580.07~0.2 0.01~0.05 0.07~0.2压装，无壳 薄壁玻璃外壳 压装，无壳 注装，无壳引信中实际使用的传爆药柱，其高度与直径的比值约为5.1~3.0之间。

当引信口螺纹较小或药柱药量较大时，比值一般接近上限值；当引信口螺纹较大或药柱药量较小时，比值一般接近下限值。

深水炸弹和航空炸弹因为传爆药柱伸入弹丸装药内，这时高径比不受此限制。

3 传爆药和主装药的相对位置以上讨论的传爆药均是放在主装药上面，但实际使用中，特别是大口径弹，传爆药常常是装入主装药里面，如图1—7。

同一传爆药柱，它和主装药装配情况对起爆能力的影响见表3.1。

表3.1 传爆药柱装入被发药的起爆效果 埋入情况 被发药熄爆长度/mm实验条件不埋入 31 特屈儿传爆药柱，药量38g ，直径25mm埋入10mm97密度3/6.1cm g ，被发药阿马托（90/）埋入23mm100 密度3/5.1cm g ，药高100mm有人还用杆状传爆药作了如下实验：传爆药直径mm 8.9，埋入主装药不同位置起爆阿马托()10/90/34=TNT NO NH ，药柱长mm 120，直径mm 40，密度3/6.1cm g 。

结果见表3.2。

表3.2 杆状传爆埋入深度对起爆能力影响 药量/g 21 9 66 埋入炸药位置 整个插入装药 埋入21 埋入21表面接触爆炸熄灭长度/mm 120 105 90以上两个实验说明，把传爆药埋入主装药会增加起爆能力。

这时因为： 减少了传爆药爆轰产物径向飞散的能力损失； 增大了起爆面积，埋入主装药内不仅利用了轴向起爆能力，还利用了径向起爆能力。

这里的起爆面积为dL d ππ+241。

L为埋入深度，埋入的愈深起爆面积愈大。