1、第七章第七章 炮弹用电雷管炮弹用电雷管7.1 概述概述战术技术要求：1.适当高的感度 2.瞬发性要高 3.有足够的安全性 用引信碰着目标到爆炸的时间来考核引信的瞬发度用引信碰着目标到爆炸的时间来考核引信的瞬发度国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.2 灼热式电雷管灼热式电雷管1-雷管壳 2-加强帽 3-塑料塞 4-桥丝 5-起爆药 6-猛炸药 7-脚线 8-绝缘胶特征参量：特征参量：1.最大安全电流（安全性安全性）2.最小发火电流（感度感度）3.最小发火能量 4.作用时间或发火时间国防科技学院国防科技学院S
2、chool of National Defence Science and Technology7.2.1 桥丝式电雷管发火过程原理桥丝式电雷管发火过程原理三个阶段：（1）桥丝预热阶段-桥丝的温度和电能量的关系 （2）药剂加热和起爆阶段 （3）爆炸在雷管中的传播国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology电容放电起爆时：其中：Q1电容器给予桥丝的热（J）t 电容器放电的时间（s）放电时间常数（s）W0 电容器初始时所具有的电能（J）国防科技学院国防科技学院School of National Defence Scie
3、nce and Technology其中：Q2-使桥丝温度从T0上升到T1时桥丝应得到的热 假设：不计桥丝传给药剂的热及其它损失热，则 012TTKVQ21QQ teWTTKLD2124.0)(40012201210.9 6tWeTDLK（T1T0）国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology202210.48tCUeD L K7.2.2 影响桥丝式电雷管性能的因素影响桥丝式电雷管性能的因素 桥丝直径直径对产品感度的影响桥丝直径与发火电压关系 直径/m 试验数量/个数 产品最大电阻/百分之百发火电压/V 5 28 2
4、1.4 10 7 60 13.2 10 9 310 8.1 12.4 11 53 5.2 18 14 49 3.6 19 试验结果表明：在桥丝材料选定后，随着桥丝直径增加，产品的电阻减低，而产品的发火电压增加。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology桥丝长度长度对产品感度的影响 桥丝长度对产品感度的影响 最小发火能量 桥丝长/mm 试验发数 电容/pF 电压/V 能量/J 0.350.45 21 3500 365 2.310-4 0.450.55 20 3500 365 2.310-4 0.550.65 19 3
5、500 400 2.310-4 试验结果表明：在电容放电起爆的情况下桥丝愈短（实验条件桥丝长在0.35mm以上）产品的感度愈高。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology桥丝材料材料对产品感度的影响比 热 对 桥 丝 式 电 雷 管 发 火 能 量 的 影 响 桥 丝 牌 号 试 验 发 数 试 验 电 容/pF 试 验 电 压/V 发 火 百 分 数 6J20(Ni/Cr 80/20)60 3000 450 95 发 火 6J10(Ni/Cr 90/10)47 3000 450 50 发 火 产品的感度与桥丝密度
6、、比热有关其密度和比热愈小，产品的感度就愈高 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology起爆药种类起爆药种类对产品感度的影响几 种 起 爆 药 与 产 品 感 度 的 关 系 起 爆 药 名 称 实 验 发 数（个）发 火 百 分 数 氮 化 铅 23 91.1 聚 乙 烯 醇 氮 化 铅 12 75 DS共 晶 药 28 100 一般地说发火点低的药剂的感度较高 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology工艺过程工艺过程的质量对产品感
7、度的影响退火后电阻增加约0.20.4，桥丝退火后感度提高 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.3 火花式电雷管火花式电雷管 1-雷管壳 2-药剂 3-加强圈4-电极 5-塑料塞 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 7.3.1 LD-1火花式电雷管的构造火花式电雷管的构造 1短路螺钉；2短路弹簧；3短路帽；4芯杆；5电极塞；6管壳；7极帽；8起爆药；9、10、11猛炸药；12底帽 国防科技学院国防科技学院School o
8、f National Defence Science and Technology压电晶体与压电效应 机械能与电能转换的现象就是压电效应，具有压电效应的晶体称为压电晶体。Cg-压电晶体等效电容 Eg-压电晶体在受力F作用下可能产生的电压 RL,CL-火花式电雷管的等效电阻和等效电容国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology根据居里定律，压电晶体表面的电荷 d33-压电模量/库仑牛顿-1 F-晶体单位面积上的负荷/牛顿厘米-2 S-晶体两端镀银电极的面积/厘米2 根据平板电容器的电容计算公式，可得到压电晶体的电容为：
9、-压电晶体介电系数 h-压电晶体厚度/厘米国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology式中 因此，当晶体材料和厚度一定后，K为定值，压电晶体所产生的电压的大小与所受到的力成正比。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.3.2 火花式电雷管发火原理火花式电雷管发火原理 1.击穿的几种形式（1）热击穿热击穿的最大特点是热的表现与温度和时间的关系很大。（2）化学击穿化学击穿与时间和温度的关系也很大，电场作用时间愈长，温度愈高，则化学变化就
10、进行得愈强烈。（3）电击穿电子的“雪崩”、晶体点阵晶格的平衡被破坏 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology2.极距间的击穿过程（1）药粒与空气泡串联的情况V1：V2=2：1 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology（2）药粒与空气泡并联的情况v1=v2 火花式电雷管的发火过程为：火花式电雷管的发火过程为：空气击穿 炸药击穿 火花放电 冲击波作用 装药起爆 国防科技学院国防科技学院School of National Defence
11、 Science and Technology.影响火花式电雷管性能的主要因素影响火花式电雷管性能的主要因素 1.电极距离电极距离对产品发火电压的影响极距离大小与发火电压的关系 电极距离/mm 0.060.08 0.080.10 0.100.12 0.120.14 0.140.16 0.160.18 0.180.20 平均发火 电压/kV 1.57 1.62 1.81 1.88 2.16 2.21 2.26 随着电极距离的增大，其发火电压增大 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology2.极针形式极针形式与发火电压
12、的关系极针形式与发火电压额关系 极针形式 发数 发火电压/kV 发火率/45 对顶 6 11.7 84 60对顶 6 11.8 50 90对顶 6/0 120对顶 6/0 极针愈尖，其发火电压愈低 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology3.起爆药的种类起爆药的种类不同对产品发火电压的影响起爆药的种类愈产品发火电压的关系 起爆药名称 试验发数/个 平均发火电压/kV 氮化铅 46 1.9 氮化铅与斯蒂芬酸铅共晶 62 1.52 聚乙烯醇氮化铅 32 3.24 与药剂的热感度一致国防科技学院国防科技学院School
13、 of National Defence Science and Technology4.起爆药粒度起爆药粒度对产品发火电压的影响氮化铅粒度大小与发火电压的关系 粒度/m 试验数量/发 平均发火电压/kV 100 56 1.4 3040 46 1.9 10 左右 52 2.3 氮化铅晶体粒度愈大，感度愈高 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology5.不同压力压力时对发火电压的影响6.湿度湿度对产品感发火电压的影响 湿度大时，产品较敏感.国防科技学院国防科技学院School of National Defence
14、Science and Technology 7.4导电药式电雷管导电药式电雷管 7.4.1典型导电药电雷管构造的举例典型导电药电雷管构造的举例 1-管壳 2-底帽 3-黑索今 4-导电氮化铅 5-芯杆电极 6-塑料塞导电线路:芯杆电极 导电药 外壳 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology芯杆电极屏蔽示意图H0-为屏蔽深度当123445时有：cobcacmmabac4.221mmH4.20国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7
15、.4.2 设计思想依据及发火原理设计思想依据及发火原理 发火原理存在两种可能，即热点和小火花。1)热点机理热点机理:类似于桥丝式发火机理,发火能量小于桥丝式 2)小火花机理小火花机理:类似于电击穿机理 导电药式电雷管又称为中间式电雷管国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.4.3 影响导电药式电雷管性能的因素影响导电药式电雷管性能的因素 在其它条件相同时，影响产品感度感度的主要因素有：（1）石墨细,产品敏感;反之钝感。（2）石墨加入量多产品敏感，反之钝感。（3）导电药结晶小敏感，反之钝感。（4）PVA加入量少
16、时敏感，反之钝感。在其它条件相同时，影响产品精度精度的主要因素有：（1）在制造导电药时，石墨和PVA在硝酸铅中分布得越均匀，则产品精度越好。（2）压药压力大精度好，压力小精度差。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 7.5 涂膜式电雷管涂膜式电雷管7.5.1典型结构简介典型结构简介 1-管壳2-加强帽3塑料塞4-导电薄膜 5-起爆药 6-猛炸药 7-电极8-固化胶 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.5.2发火过程分析发
17、火过程分析 与导电药式电雷管的异同点与导电药式电雷管的异同点:1)相同之处相同之处:都属于半导体性质药剂引起雷管发火 都有三种介质:空气、导电微粒、绝缘介质 2)不同之处不同之处:导电药中含起爆药,导电膜不含起爆药 前者导电范围大,后者小 导电药密度一致,导电膜密度外部大,内部小导电膜中石墨的作用导电膜中石墨的作用:1)导电粒子间的连续成桥-热过程 2)是导电粒子的不连续形成间隙-击穿过程国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.5.3影响涂膜式电雷管性能的因素影响涂膜式电雷管性能的因素 1)影响产品电阻值电阻
18、值的因素有：导电物与粘合剂的配比、电极距离的大小等。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology导 电 物 与 粘 合 剂 的 配 比 对 产 品 感 度 的 影 响 石 墨 /聚 苯 乙 烯 实 验 发 数/发 平 均 电 阻/k 平 均 发 火 电 压/V 50 /50 26 0.92 164 40 /60 27 3.7 160 33 /67 29 12.7 134 25 /75 30 94.0 140 20 /80 33 253 138 16.6 /83.4 24 1580 169 国防科技学院国防科技学院Sc
19、hool of National Defence Science and Technology1-压力为49.1MPa，2-压力为73.6MPa1-极距为0.02mm0.04mm，2-极距为0.04mm0.07mm 石墨含量与发火电压的关系 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.6 电雷管的安全问题电雷管的安全问题7.6.1 静电作用时的安全问题静电作用时的安全问题 ABAAB（a）（b）一般,静电对火工品的放电路径放电路径有两种：a）脚线脚线 b）脚线管壳国防科技学院国防科技学院School of Nat
20、ional Defence Science and Technology常用的放静电措施常用的放静电措施(1)形成保护性火花隙 危险通道与保护性通道击穿电压之比大于4 (2)静电泄放通道 静电泄放元件与桥丝并联构成静电泄放通道。静电泄放元件有微型泄放电阻、微型氖灯、微型二极管和非线性电阻等。（3）半导体电极塞（4）选用钝感药剂（5）采取合适的结构 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology7.6.2 感应电流作用时的安全感应电流作用时的安全7.6.3 杂散电流作用时的安全杂散电流作用时的安全7.6.4 射频作用时的
21、安全射频作用时的安全 射频：发射到空间的电磁波的频率简称为射频。射频源：民用射频源、军用射频源、武器系统射频源。射频危害机理：脚-脚间电流作用机理10 101 102 103 104起爆功率MHz直流感度射频感度国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology电压时 间温度时 间（a）发 火 点（b）国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 射频作用于电火工品脚-壳间时，在脚-壳间产生电压梯度。如果电压足够高，时间足够长，则可能在脚-壳间发
22、生击穿引起意外发火。以常见的1.5MHz射频为例，设脚-壳间阻抗为 Z=500+j1000，射频功率P=500mW，则阻抗电导G=R/(R2+X2)=500/(5002+10002)=5 V=(P/G)1/2=316V脚脚-壳间电压作用机理壳间电压作用机理国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology防射频措施防射频措施（1）采用高集肤效应损耗的导线 在直流和低频电流的情况下，圆柱形均匀导线的内阻为：式中:l导线的长度（m）s导线的截面（m2），r0导线的截面半径（m）电导率（sm-1）20rlslR20rs国防科技学
23、院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 在高频时：)1(2.0rlR/1集肤厚度集肤厚度 20rRR7102frr1r1r式中:f射频电流的频率（Hz）导线的相对磁导率，一般金属,铁磁性金属导线的电导率（Sm-1），铜导线5.8x107（Sm-1）国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology（2）宽频带射频衰减器 衰减材料：羰基铁粉和铁氧体 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and T
24、echnology7.7 其它形式的电雷管其它形式的电雷管7.7.1 金属薄膜式电雷管金属薄膜式电雷管 1-加强帽 2-管壳 3-药剂 4-金属膜 5-塞子 6-铝膜 7-导线 12345676国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology优点：感度高、对感应电流和射频安全性好,调整感度比较容易。7.7.2 爆炸桥丝电雷管爆炸桥丝电雷管 爆炸桥丝电雷管的发火过程可以分为：金属丝的爆炸、猛炸药的起爆和爆轰。1.金属丝的爆炸：金属丝的爆炸：RI爆炸桥丝的电阻、电流和时间的关系 国防科技学院国防科技学院School of N
25、ational Defence Science and Technology如果某种桥（一定的材料、长度、直径）爆炸时需要一定的能量P临界，而这时电阻最大Rmax，则爆炸电流Ib应满足：临界PRbmax2AlR.maxmaxldKPldb/2max临界式中：l-桥长度，d-桥丝直径，K取定于桥的材料国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology2.炸药的爆炸炸药的爆炸 要使产品可靠作用可靠作用：一方面要使爆炸桥丝在很短时间内气化，形成高能量的等离子体和强大的冲击波；另一方面要选用冲击波感度较高的猛炸药，并对其密度、粒度
26、和晶形等进行控制。应注意以下几个问题：应注意以下几个问题：（1）桥丝材料和几何尺寸 一般金属材料完全气化所需能量大小的顺序为：银铝金铜铁铂钨；相同条件下的起爆能量顺序为：金银=铜铝铂钨铁 国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology（2）炸药的选用（3）发火电路设计 7.7.3 爆燃转爆轰雷管爆燃转爆轰雷管 12765431234567891234无起爆药热桥丝雷管示意图 泰安爆燃转爆轰雷管示意图 MC3644CP雷管 施主装药过渡装药输出装药国防科技学院国防科技学院School of National Defenc
27、e Science and Technology课后思考题 1、分别叙述桥丝式、火花式、导电药式电雷管的特点和作用原理，以及相互之间的联系和不同之处？2、简述产生静电的原因，分析静电是怎么样影响电火工品的特性的，防静电的措施有哪些？3、产生射频的原因有哪些，射频对电火工品的影响有哪些，应该如何防射频？国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology 4、爆燃转爆轰雷管的结构特点是什么？5、提高电火工品安全性的措施有哪些？6、名词解释：最大安全电流、最小发火电流、最小发火能量、集肤效应。国防科技学院国防科技学院School of National Defence Science and Technology
