黃琛鴻，劉玉存，袁俊明

(中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西太原 030051)

0 引言

炸藥的感度［1］是指炸藥受到外界能量作用下發(fā)生爆炸的難易程度，根據(jù)外界作用的能量形式不同，可分為撞擊感度、摩擦感度、熱感度等。其中，撞擊感度是指炸藥在機(jī)械撞擊作用下發(fā)生爆炸的難易程度，由于炸藥在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中經(jīng)常面對撞擊這一可能引發(fā)爆炸的情形，所以撞擊感度成為了炸藥一項(xiàng)重要的感度特性。一般來說，對猛炸藥、火藥、煙火劑要求有低的機(jī)械感度，而對某些起爆藥則要求有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械感度。

撞擊感度測量儀器是用來測定炸藥撞擊感度的儀器，另外在煙花爆竹行業(yè)也得到廣泛的應(yīng)用，其基本工作原理為:將裝有一定量藥樣的撞擊裝置放入一個(gè)定位裝置中，在不同的高度上采用所需重量的落錘自由落到撞擊裝置上，受撞擊的炸藥凡是發(fā)生聲響、火光、冒煙等現(xiàn)象之一均為爆炸。

1 國內(nèi)外的應(yīng)用情況

自卡斯特(H.Kast)提出撞擊感度以來，各國仍在卡斯特落錘儀的基礎(chǔ)上來測定炸藥的撞擊感度，而且許多國家有所發(fā)展，并制定了相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，下面介紹幾種不同結(jié)構(gòu)的落錘儀:

1.1 卡斯特落錘儀

這是一種常用的落錘儀，由導(dǎo)軌、基座、脫錘器、落錘及撞擊裝置五部分組成。一定質(zhì)量的落錘懸掛在兩根V形導(dǎo)軌之間，可以任意調(diào)節(jié)懸掛高度。試樣裝在下面的撞擊裝置中，落錘上裝有反跳裝置，能防止落錘反跳后的再下落，造成第2次撞擊。落錘質(zhì)量有 2.5、10 kg 三種［2］。

1.2 BAM 落錘儀

BAM落錘儀是由德國材料試驗(yàn)所發(fā)展的一種落錘儀。其特點(diǎn)是采用框架結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌的端面為長方柱形，落錘的升降和釋放由電磁鐵進(jìn)行控制。落錘質(zhì)量有2、5、10和20 kg四種。

1.3 三柱式落錘儀

加拿大炸藥研究實(shí)驗(yàn)室(CERL)使用一高約3 m的三柱式落錘儀，落錘通常用2.5 kg，落錘下落撞擊在一根質(zhì)量為2.5 kg的擊桿上，再將撞擊能量或沖量傳給裝有樣品的裝置上，試驗(yàn)藥量為35 mg，直接放在無限制的砂紙上，砂紙置于下?lián)糁希?］。此外還有一種小型三柱式落錘儀，全部儀器高約1 m，落錘質(zhì)量1 kg，可以隨身攜帶，供危險(xiǎn)品現(xiàn)場檢驗(yàn)之用。

1.4 大型落錘儀

近年來隨著工業(yè)炸藥的發(fā)展以及鈍感炸藥研究工作的開展，一般落錘儀已不能滿足某些需要，因而朝大型落錘儀方向發(fā)展，這類落錘儀使用的落錘重達(dá)20～30 kg，導(dǎo)軌高達(dá)3～4 m。例如日本設(shè)計(jì)制造的落錘儀，落錘為30 kg，最大落高為4 m。蘇聯(lián)國標(biāo)中采用的大型落錘儀，落錘為24 kg，最大使用落高為2 m，用電機(jī)帶動(dòng)上下運(yùn)動(dòng)，試樣量為3 g±0.1 g。除藥粉外，還可測定成型藥塊的感度。

1.5 自動(dòng)落錘儀

我國二一四所經(jīng)過三年的努力研制了ZCG－1型自動(dòng)落錘儀，該儀器由導(dǎo)軌、落錘、落錘提升和釋放裝置、自動(dòng)送樣裝置和回收系統(tǒng)五部分組成。落錘由機(jī)械手提升和釋放，自動(dòng)送料部分有一摩擦盤，裝好試樣的撞擊裝置推入送料軌道，再由滑車將其送到落錘儀的導(dǎo)軌下方定位。進(jìn)行第二發(fā)試驗(yàn)時(shí)，已試驗(yàn)過的撞擊裝置即被推出并沿傾斜軌道滑入回收盤。檢測系統(tǒng)則將試驗(yàn)時(shí)的聲響轉(zhuǎn)換成電訊號，再經(jīng)檢波、放大后由記錄儀記錄下來。整個(gè)機(jī)械部分由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)是同步的。在國內(nèi)撞擊感度測試中，首先實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)提錘、自動(dòng)進(jìn)樣、自動(dòng)落錘、自動(dòng)檢測記錄結(jié)果、有序回收擊柱和擊柱套。目前，這臺(tái)儀器主要用于測量炸藥的爆炸百分?jǐn)?shù)。

1.6 O－M 落錘儀

O－M落錘儀由美國海軍軍械實(shí)驗(yàn)室所設(shè)計(jì)，采用電磁鐵作為落錘的釋放裝置，少量的液體試樣裝入試樣杯中，試樣杯裝有隔膜，試樣杯受到撞擊后，由隔膜的破裂來判斷試樣是否發(fā)生了爆炸。用20發(fā)試驗(yàn)測得的爆炸概率或臨界落高表示炸藥的感度。O－M落錘儀安裝有測壓儀器、電子儀器(雙線示波儀、電位計(jì)、時(shí)間延滯線路)和高速攝影裝置，可進(jìn)行壓力、時(shí)間的測定。

1.7 弧形下落式撞擊儀

諾貝爾炸藥有限公司(NEc)使用該落錘儀，它有一個(gè)可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的搖桿，平時(shí)搖桿處于直立狀態(tài)，一端固定重錘，錘頭由塑料、橡膠、木頭或其他材料制成，另一端有一銅制擊砧，擊砧上有一可放25 mg樣品的凹槽。當(dāng)桿錘沿弧下落時(shí)，正好撞擊樣品。該儀器可測定液體試樣，測定結(jié)果用爆炸百分?jǐn)?shù)表示。

2 國內(nèi)研究改進(jìn)情況

二○四研究所設(shè)計(jì)制造了CM－12型撞擊感度測試系統(tǒng)，該型撞擊感度測試系統(tǒng)由落錘儀、CM－12型工具、測聲儀三部分組成。利用ND6精密脈沖聲級計(jì)測量記錄聲壓級，從而達(dá)到使用儀器而來判定試樣爆炸與否，排除了人為因素的影響。

胡慶賢等［4］對鈍感高能炸藥測試技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，該撞擊裝置可以比較合理的區(qū)分出很多用標(biāo)準(zhǔn)撞擊裝置無法分開的鈍感高能炸藥的撞擊感度次序，落錘的撞擊聲壓級用CH11型電容傳聲器、FDC－2A型傳聲放大器和NJ型電平記錄儀測定;電容傳聲器放在高1 m、距離聲源1 m的位置上;專用砂紙尺寸為2.54 cm ×2.54 cm。

鄭孟菊［5］鑒于撞擊裝置導(dǎo)向套與擊柱之間的環(huán)形間隙尺寸很難保證一致。以聚氯乙烯導(dǎo)向套代替鋼導(dǎo)向套。由于塑料管有彈性，套入擊柱后沒有間隙。結(jié)果表明，此裝置對于較敏感的炸藥測試結(jié)果較好，但對低熔點(diǎn)和低感度的炸藥，未能測出數(shù)據(jù)。

徐洪濤等［6］采用氣敏檢測裝置對火炸藥反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行快速的在線分析，通過微機(jī)輸出數(shù)據(jù)結(jié)果判斷是否“點(diǎn)火”。通過在試驗(yàn)中的使用，驗(yàn)證了這種判斷準(zhǔn)確可靠，可以檢測出藥柱微量的反應(yīng)。

劉萍等［7］首次將光柵數(shù)顯—數(shù)控線性計(jì)量技術(shù)引入到感度標(biāo)準(zhǔn)裝置中，落高的準(zhǔn)確性由原精度±1 mm提高到了±0.01 mm，;為了正確、準(zhǔn)確地進(jìn)行量值傳遞，研究者自行設(shè)計(jì)建立了一套較完整的自檢設(shè)備和檢定規(guī)程;編制的專用特性落高統(tǒng)計(jì)計(jì)算程序，實(shí)現(xiàn)了感度測量結(jié)果數(shù)據(jù)處理的微機(jī)化;采用聲學(xué)測量儀器記錄與判斷樣品反應(yīng)情況，提高了感度測量的準(zhǔn)確性和可靠性。

徐國平［8］設(shè)計(jì)組建了撞擊感度儀自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對撞擊感度試驗(yàn)的自動(dòng)監(jiān)控。系統(tǒng)通過合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)和方案設(shè)計(jì)，采用PLC作為現(xiàn)場控制核心，通過對觸摸屏軟件組態(tài)設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)現(xiàn)場安裝、調(diào)試時(shí)的單步控制功能;作為系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度中心的工控微機(jī)通過通訊模式和程序設(shè)計(jì)，與PLC組成上、下位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，間接地實(shí)現(xiàn)了對撞擊感度試驗(yàn)的監(jiān)控，并通過上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理軟件的設(shè)計(jì)，以虛擬面板的形式較好地實(shí)現(xiàn)了人機(jī)對話;采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)了撞擊感度試驗(yàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。

南京理工大學(xué)的江劍等［9］人針對目前撞擊感度儀人工送料存在的問題，結(jié)合測試特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套撞擊感度自動(dòng)送料系統(tǒng)。采用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了擊桿的提升和下降，鏈條的傳動(dòng)和推桿氣缸的動(dòng)作完成了試樣的自動(dòng)連續(xù)進(jìn)料，針型氣缸實(shí)現(xiàn)了試樣準(zhǔn)確定位。

3 結(jié)語

由于撞擊感度試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生一定的有毒氣體，并實(shí)驗(yàn)時(shí)有可能出現(xiàn)誤操作的安全隱患，對于藥柱不能直接給予測定，加上人為的因素對結(jié)果判定的影響較大等不利條件。所以，撞擊感度試驗(yàn)儀器應(yīng)在目前的基礎(chǔ)上多開展自動(dòng)化方向的研究，在改善研究人員實(shí)驗(yàn)條件的同時(shí)，提高判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

［1］任務(wù)正，王澤山.火炸藥理論與實(shí)踐［M］.北京:中國北方化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［2］鄭孟菊，俞統(tǒng)昌.炸藥的性能及測試技術(shù)［M］.北京:兵器工業(yè)出版社，1990.

［3］尹孟超.赴英國、加拿大技術(shù)考察報(bào)告［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，1986(2):50－56.

［4］胡慶賢，呂子劍.鈍感高能炸藥撞擊感度測試方法的探討［J］.含能材料，1994，2(1):39－44.

［5］鄭孟菊.改進(jìn)炸藥撞擊感度試驗(yàn)的探索［J］.爆破器材，1981(1):22－24.

［6］徐洪濤，孔德仁.火炸藥藥柱撞擊感度試驗(yàn)裝置及方法［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，2010，33(3):30－33.

［7］劉 萍，許西寧.火炸藥撞擊感度標(biāo)準(zhǔn)裝置及其測量不確定度分析［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，2003，26(2):16－18.

［8］徐國平.撞擊感度儀自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.南京:南京理工大學(xué)，2004:3.

［9］江 劍，孔德仁，王昌明，等.基于虛擬儀器的撞擊感度測試系統(tǒng)［J］.火炸藥學(xué)報(bào)，2005，28(4):14－17.