朱小永 樊百平

摘 要：爆速是炸藥重要的爆轟參數(shù)，是衡量炸藥爆轟性能的一項(xiàng)主要指標(biāo)，爆速的精確測(cè)量對(duì)炸藥產(chǎn)品的應(yīng)用研究具有重要的實(shí)際意義。在采用爆速儀對(duì)某水膠炸藥進(jìn)行定期爆速測(cè)試過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象。該文從探針插入位置、側(cè)向約束條件、環(huán)境溫度、測(cè)試材料、測(cè)試儀器等方面分析了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，并支出最大限度降低認(rèn)為因素影響，認(rèn)真按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行操作，進(jìn)一步完善爆速測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)程序，是改善測(cè)試結(jié)果，提高測(cè)試效率的有效途徑。

關(guān)鍵詞：測(cè)時(shí)儀法 爆速 影響因素 測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TG45616 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（c）-0036-02

爆速是炸藥重要的爆轟參數(shù)，是衡量炸藥爆轟性能的一項(xiàng)主要指標(biāo)，爆速的精確測(cè)量對(duì)炸藥產(chǎn)品的應(yīng)用研究具有重要的實(shí)際意義。在某新型炸藥的研制過(guò)程中，為檢驗(yàn)其儲(chǔ)存穩(wěn)定性，采用測(cè)時(shí)儀法對(duì)該樣品進(jìn)行了長(zhǎng)期、大量的爆速測(cè)試，發(fā)現(xiàn)常出現(xiàn)異常情況，如：數(shù)據(jù)偏小，線路開(kāi)路，線路短路等，對(duì)炸藥的存儲(chǔ)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)造成干擾。為了避免類(lèi)似情況發(fā)生，該文從人為操作、系統(tǒng)本身、測(cè)試環(huán)境等方面入手分析了原因，并在此基礎(chǔ)上對(duì)爆速測(cè)試進(jìn)行了改進(jìn)。

1 測(cè)試樣品

被測(cè)試的樣品為試制的某改進(jìn)水膠炸藥，藥卷直徑35 mm，裝藥密度在1.00～1.10 g·cm-3，同一組炸藥試樣裝藥密度控制一致。

2 爆速測(cè)試

爆速測(cè)試方法有導(dǎo)爆索法、測(cè)時(shí)儀法（電測(cè)法）、高速攝影法、連續(xù)示波法、埋入式壓力探針?lè)ㄒ约肮鈱?dǎo)纖維法等[1]。我國(guó)工業(yè)炸藥爆速測(cè)定方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為測(cè)時(shí)儀法和導(dǎo)爆索法[2]，并規(guī)定測(cè)試儀法為仲裁方法，該文采用測(cè)時(shí)儀法，測(cè)試示意圖見(jiàn)圖1。

2.1 測(cè)試設(shè)備與材料

（1）測(cè)試設(shè)備：采用 WBS-2型爆速儀（基于測(cè)時(shí)儀原理），該儀器抗干擾能力強(qiáng)、精度高、使用方便。突出特點(diǎn)：測(cè)試用的兩組信號(hào)線不分前后，自動(dòng)計(jì)算爆速測(cè)試結(jié)果并直接以數(shù)字顯示。

（2）傳感元件：采用絲式探針做傳感元件，用直徑0.10～0.15 mm范圍內(nèi)的銅芯漆包線制作。

（3）游標(biāo)卡尺：分度值0.02 mm。

（4）架盤(pán)天平：感量0.5 g。

（5）鋼板尺：300 mm，分度值1 mm。

（6）信號(hào)傳輸線：雙芯屏蔽電纜。

（7）起爆器材：8號(hào)工業(yè)雷管，雷管的性能應(yīng)符合GB8031-87和GB13230-91的規(guī)定。

2.2 測(cè)試步驟

（1）藥卷加工及探針位置：藥卷直徑為35 mm，用誤差1 m的鋼尺在藥卷上相隔5cm做標(biāo)記，留作插入探針用。

（2）安裝探針：探針由直徑為0.12 mm的兩股漆包線手工線擰成麻花狀制成，將探針插入藥卷，首尾折向試樣的尾端，并用膠布固定在試樣上。安裝好后，兩引出線應(yīng)在電性能上保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)。

（3）測(cè)試系統(tǒng)的檢查：將兩引出線與爆速儀信號(hào)傳輸線相連，并對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行檢查，以確保工作正常。

（4）雷管放置：將8號(hào)雷管插入試樣，插入深度15 mm。

（5）爆速測(cè)定：打開(kāi)爆速儀，設(shè)定兩探針間距：5 cm，按下“準(zhǔn)備”鍵，正常顯示為：waiting。

（6）起爆，讀取爆速結(jié)果。

3 異常情況及影響因素分析

3.1 異常情況類(lèi)型

測(cè)試過(guò)程當(dāng)中常遇到的異常情況主要有以下三種。

（1）數(shù)據(jù)偏小，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定三級(jí)水膠炸藥的爆速D≥3000 m·s-1，而測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)了結(jié)果偏小的情況，出現(xiàn)過(guò)爆速低于2000m·s-1甚至1000 m·s-1的情況。

（2）無(wú)數(shù)據(jù)，儀器顯示“開(kāi)路”。

（3）無(wú)數(shù)據(jù)，儀器顯示“短路”。

3.2 影響因素分析

異常情況的出現(xiàn)大大影響了炸藥的儲(chǔ)存穩(wěn)定性的評(píng)判，應(yīng)積極研究異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生原因并加以改進(jìn)。該文僅從樣品制作、儀器設(shè)備及測(cè)試環(huán)境方面考慮測(cè)試過(guò)程的影響因素，炸藥組分、密度、凝膠體系穩(wěn)定性等因素對(duì)爆速的影響不在該文討論范疇。

（1）探針插入位置影響。

爆速值偏小，很可能是爆轟不穩(wěn)定造成的。如果雷管底部距離第一支探針太近，則會(huì)導(dǎo)致爆轟波傳到第一支探針時(shí)尚未達(dá)到穩(wěn)定爆速，使得兩探針間的爆速值偏低，因此在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活處理，應(yīng)靈活處理?？紤]到一般工業(yè)炸藥的爆轟不穩(wěn)定區(qū)為2～3倍的藥徑，第一支探針布置應(yīng)在距雷管底部3倍的藥徑處為宜。根據(jù)被測(cè)藥卷的長(zhǎng)度，在確保第二支探針距離藥卷底端的距離（20 mm）和雷管插入距離（15 mm）后盡可能使第一測(cè)針點(diǎn)到雷管底部的距離長(zhǎng)一些，兩探針之間的距離也盡可能長(zhǎng)一些，例如在測(cè)試較長(zhǎng)的藥卷時(shí)，將兩探針之間的距離定為8 cm或10 cm，測(cè)試結(jié)果的一致性較好。

（2）側(cè)向約束條件影響。

側(cè)向約束條件也可導(dǎo)致爆轟波不穩(wěn)定，從而造成爆速偏小。藥卷在非密閉情況下傳播時(shí)，反應(yīng)區(qū)所產(chǎn)生的高溫高壓氣體必然發(fā)生徑向膨脹（即側(cè)向擴(kuò)散），由此引起側(cè)向稀疏波，并由藥卷表面向藥卷中心擴(kuò)展，造成藥卷中心化學(xué)反應(yīng)區(qū)釋放的能量降低，影響爆轟傳播的穩(wěn)定性[3]。而有效的側(cè)向約束可大大降低這類(lèi)情況的發(fā)生，因?yàn)榧s束外殼限制了側(cè)向膨脹波向化學(xué)反應(yīng)區(qū)的傳播，防止能量損失。約束材料的強(qiáng)度，硬度，密度的增強(qiáng)都極有利于軸向能量輸出[4]。因?yàn)榧s束外殼限制了側(cè)向膨脹波向化學(xué)反應(yīng)區(qū)的傳播，防止能量損失。約束材料的強(qiáng)度，硬度，密度的增強(qiáng)都極有利于軸向能量輸出，工業(yè)炸藥在軟質(zhì)土壤中爆轟其爆速比在堅(jiān)硬巖石中為小也是這個(gè)道理。

因此，在爆速測(cè)試前，應(yīng)對(duì)樣品（藥卷）仔細(xì)檢查，確保樣品無(wú)破損，裝藥連續(xù)、均勻，藥卷內(nèi)無(wú)氣泡；同時(shí)，每次爆速測(cè)試前，對(duì)測(cè)試場(chǎng)地進(jìn)行整平，壓實(shí)。

（3）傳感元件的影響。

本實(shí)驗(yàn)中的傳感元件為斷—通式探針，由手工制作，如圖2，從操作規(guī)范來(lái)分析，探針的制作與安裝依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)，常出現(xiàn)的問(wèn)題包括絞合不夠緊密，絞合長(zhǎng)度不足，探針插入藥體中的部分不能保持平直，兩根探針不能保持平行，探針不用膠布固定等等。絞合長(zhǎng)度及致密性不能保證一致，絞合太短或太松，導(dǎo)致藥卷和探針接觸不緊密都會(huì)導(dǎo)致線路開(kāi)路而無(wú)數(shù)據(jù)。

因此，首先要使樣品裝藥連續(xù)、緊密，確保爆轟時(shí)爆轟產(chǎn)物電離時(shí)能及時(shí)導(dǎo)通電路。探針制作、安裝最好由同一人員完成，以保證測(cè)試的一致性，探針絞合應(yīng)緊密，絞合部分長(zhǎng)度以大于兩倍裝藥直徑為宜。探針和信號(hào)線的連接應(yīng)使用絕緣膠布固定。

（4）環(huán)境溫度影響。

環(huán)境溫度對(duì)炸藥的爆速也有一定的影響。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在氣溫較低的冬季進(jìn)行爆速測(cè)試時(shí)，爆速值偏低甚至有拒爆現(xiàn)象。究其原因，某些工業(yè)炸藥組分物理狀態(tài)受溫度的影響較大，低溫時(shí)可造成晶型轉(zhuǎn)變、析晶等現(xiàn)象，甚至有的改變其常溫聚集態(tài)，從而出現(xiàn)爆速降低或拒爆的現(xiàn)象。根據(jù)GB18094—2000，當(dāng)樣品溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)采取升溫措施，但不要超過(guò)25℃[5]。

（5）炸藥的腐蝕作用。

水膠炸藥有較強(qiáng)的腐蝕作用，如果所有漆包線質(zhì)量不好，將導(dǎo)致信號(hào)線絕緣電阻下降，相當(dāng)于兩根探針提前接觸，放炮時(shí)同時(shí)和公共線導(dǎo)通，導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)異常，出現(xiàn)測(cè)試短路現(xiàn)象。因此探針制作前要仔細(xì)檢查漆包線有無(wú)破損，制作過(guò)程中避免用力抽拉、摩擦，探針和信號(hào)線的連接處務(wù)必纏上絕緣膠布。對(duì)于已安裝探針的樣品要及時(shí)完成測(cè)試。

（6）爆速儀工作穩(wěn)定性影響。

爆速儀總體由接口觸發(fā)電路、晶振時(shí)標(biāo)電路、計(jì)數(shù)控制電路、顯示、電源等幾部分組成，通過(guò)接口采集啟—停信號(hào)，經(jīng)過(guò)門(mén)控進(jìn)行時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)，然后處理、顯示、結(jié)果。

爆速儀的性能指標(biāo)完全滿足測(cè)試的各項(xiàng)要求，但不排除其整體的工作穩(wěn)定性對(duì)爆速測(cè)試帶來(lái)影響，在測(cè)試的過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)幾次連續(xù)兩次的爆速測(cè)試結(jié)果相同（爆速值在合理范圍）的情形；在檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)的過(guò)程中，更出現(xiàn)過(guò)連續(xù)兩次樣品爆速顯示為“50000”的情形，這同炸藥及儀器的性能指標(biāo)是相悖的。應(yīng)該是儀器工作的不穩(wěn)定造成的偶然誤差，數(shù)據(jù)完全可以進(jìn)行忽略。但需要指出的是，爆速儀使用前應(yīng)確保充電充分，且每年都應(yīng)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。

4 結(jié)論

對(duì)上述問(wèn)題整改后，在后期的測(cè)試中大大降低了異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，人的因素對(duì)測(cè)試結(jié)果影響較大，人的操作貫穿整個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)：樣品的制作、包裝，探針的制作、安裝，以及信號(hào)線的連接，儀器的保養(yǎng)、檢測(cè)等等。由此可見(jiàn)，認(rèn)真按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行操作，進(jìn)一步完善爆速測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)程序，是改善測(cè)試結(jié)果，提高測(cè)試效率的有效途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測(cè)試[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006.

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[3] 劉鵬，張懷智，曹宏安，等.影響工業(yè)炸藥爆速的因素[J].四川兵工學(xué)報(bào)，2009，30（3）：124—127.

[4] 王建華，劉玉存，王作山，等.PBXN-5裝藥直徑及約束條件對(duì)爆壓的影響[J].火工品，2002（3）：21—23.

[5] 水膠炸藥[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.