一种粘流态炸药爆速测试方法
阅读说明：本技术 一种粘流态炸药爆速测试方法 (Method for testing detonation velocity of viscous-state explosive ) 是由 冯晓军 潘文 李瑞雄 裴明敬 薛乐星 于 2020-12-11 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种粘流态炸药爆速测试方法,解决了约束壳体对粘流态炸药爆速测量结果的影响问题。该方法中根据爆轰波传播原理,减小应力波在约束壳体壁面的反射,增加离散压缩波和应力波传播路径,改变其反射方向,并延长稀疏波到达爆轰波轴向的时间,设计了一种可消除约束壳体对爆速测试结果影响的试样装配座,然后再由雷管、传爆药、电离探针、信号传输线与爆速测试仪组成测试系统测量得到粘流态炸药的爆速,从而实现粘流态炸药爆速的准确测量,为炸药的爆轰性能评价提供技术支撑。(The application discloses a method for testing the detonation velocity of a viscous-flow explosive, which solves the problem of influence of a restraint shell on the detonation velocity measurement result of the viscous-flow explosive. According to the detonation wave propagation principle, the method reduces the reflection of stress waves on the wall surface of the restraint shell, increases the propagation paths of discrete compression waves and stress waves, changes the reflection direction of the discrete compression waves and prolongs the time of rare waves reaching the axial direction of the detonation waves, designs a sample assembly seat capable of eliminating the influence of the restraint shell on the detonation velocity test result, and then measures the detonation velocity of the viscous-state explosive by a test system consisting of a detonator, an explosive booster, an ionization probe, a signal transmission line and a detonation velocity tester, so that the accurate measurement of the detonation velocity of the viscous-state explosive is realized, and a technical support is provided for the detonation performance evaluation of the explosive.)
技术领域
本申请属于火炸药性能测试、评估技术领域，涉及一种粘流态炸药爆速测试方法，具体涉及一种用于液体炸药、粘流态炸药爆速测试方法。
背景技术
浇注PBX炸药是目前具有广泛应用前景的高能不敏感炸药，该类炸药在成型过程中，炸药由粘流态逐渐固化形成具有一定强度和弹性的炸药。现有的GJB772A-97方法702.1中规定了炸药爆速测试的通用电测方法，该方法可用于测试固体药柱爆速和液体炸药爆速。当采用固体药柱测试装置测量粘流态炸药爆速时，因炸药变形，使得测试数据误差较大，当采用液体炸药测试装置时，因附加约束壳体，使炸药爆轰时侧向稀疏波受到限制，从而使测量爆速高于无约束条件下的实际爆速。对于高弹性炸药和流体炸药，也存在这一问题。文献《基于连续压导探针的炸药爆速和临界直径测试方法》(缪玉松，爆破器材，2016年第6期)，中国专利申请201620828228.4“一种测试炸药水下爆速装置”和中国专利申请111007276A“一种现场混装如花炸药用孔内爆速测试装置及其工作方法”应用于粘流态炸药爆速测量时也存在上述问题。
发明内容
为了解决现有探针电测法测量粘流态炸药爆速过程中外加约束壳体对爆速测试结果的影响，本申请提供一种粘流态炸药爆速测试方法，该方法根据爆轰波传播原理，减小应力波在约束壳体壁面的反射，增加离散压缩波和应力波传播路径，改变其反射方向，延长稀疏波到达爆轰波轴向的时间，实现消除约束壳体对爆速测试结果影响的目的。
为了实现上述任务，本申请采用如下技术方案予以实现：
一种粘流态炸药爆速测试方法，该方法将由雷管、传爆药、试样装配座、电离探针、信号传输线与爆速测试仪组成测试系统，其中电离探针则固定在试样装配座探针定位孔内，并通过信号传输线与爆速测试仪连接。
本方法具体按下列步骤进行：
步骤一：将两端打磨掉绝缘漆的漆包线进行对折，制成金属丝式电离探针，对折端(120～150)mm拧成绞线形状；
步骤二：依次将每根电离探针绞线端从试样装配座一侧定位孔穿入，并从另一侧对应位置的定位孔穿出，穿出长度约(10～15)mm，之后从定位孔两端拉紧电离探针并向试样装配座底部方向压紧，然后使用A/B胶固定电离探针并密封定位孔；
步骤三：在试样装配座起爆端安装传爆药，首先在起爆槽内表面均匀涂抹适量硅橡胶，然后将传爆药柱平放于起爆槽内并使传爆药柱后端面与起爆槽后边沿对齐，之后轻轻按压使其与起爆槽壁面紧密贴合，最后使用透明胶带粘接固定传爆药柱，并使用脱脂棉清理起爆槽内受传爆药柱挤压流出的硅橡胶；
步骤四：将电离探针对折端头部剪断，并用万用表检测确保探针处于断开状态；
步骤五：将粘流态炸药装入试样槽，在装入过程中通过轻轻振动使得试样分布均匀，并排出试样中的空气，待试样装入至与试样装配座边缘端面齐平后，使用密封薄膜将试样槽开口粘接密封；
步骤六：将步骤五中装好试样的试样装配座放置于爆炸室，并将电离探针按顺序依次与信号传输线连接，信号传输线与爆速测试仪连接；
步骤七：将雷管脚线与起爆线连接，然后将雷管插入传爆药柱的雷管孔内，雷管底部与传爆药柱药面接触；
步骤八：开启爆速测试仪，确认测试系统工作状态正常后起爆试样，爆速测试仪记录数据；
步骤九：根据爆速测试仪测得爆轰波经过两相邻探针间的时间，计算各相邻探针间的实测爆速按公式(1)：
其中，Li为第i段两相邻探针之间距离，m；ti为爆轰波在第i段距离传播时间，s；Di为第i段距离实测爆速，m/s，i取值范围为1～n，n最大取值为5～8，且i从试样槽起爆端开始计数。
步骤十：对各段实测爆速值进行对比分析，并利用3σ准则辅助判断所测试样各段爆速值是否有效，无效值则剔除，有效值则按试样平均爆速公式(2)进行计算：
其中，为试样平均爆速，m/s；Dk为有效爆速值，m/s；n为有效爆速数据总个数。
本申请的一种粘流态炸药爆速测试方法，该方法所用测试系统中试样装配座为上方开有起爆槽与试样槽的长方体，材质为有机玻璃，其长度为120mm,宽为96mm,高为60mm；起爆槽为直径Φ20mm半圆形凹槽，长度20mm，中心轴线位于装配座上表面中心线上；试样槽为半锥形凹槽，长度为92mm,中心轴线与起爆槽同轴，其中试样槽前端面位于起爆槽后边沿，且端面半圆直径为Φ20mm，锥角为15°～25°，后端面距装配座壁面为8mm；探针定位孔均匀布设于起爆槽最底端水平线上，定位孔数量6～9个，且第一个定位孔距试样槽前端面之间距离不小于20mm。
与现有技术相比，本申请的有益效果如下：
(1)本申请提供的一种粘流态炸药爆速测试方法，可消除传统电测法过程中约束壳体壁面对爆轰波的干扰，使用本方法所测爆速值误差±45m/s小于传统测试方法使用玻璃管约束所测爆速值误差±70m/s，从而提高粘流态炸药爆速测量的准确性；
(2)本申请的粘流态炸药爆速测试方法，其爆速测量值稳定性较高，稳定性误差仅为0.08％，且试样装配简单便捷，经济成本也较低。
附图说明
图1是本方法所使用的测试系统构成主视图；
图2是本方法所使用的测试系统构成侧视图；
图3是测试系统中试样装配座的主视图；
图4是测试系统中试样装配座的俯视图；
图5是测试系统中试样装配座的侧视图；
图中，1-雷管，2-传爆药，3-试样装配座，4-电离探针，5-信号传输线，6-爆速测试仪。
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
以下是发明人给出的具体实施例。
实施例1
参照图1、图2，本实施例给出一种粘流态炸药爆速测试方法的应用实例，即应用本申请粘流态炸药爆速测试方法与传统液体炸药爆速电测法共同测量液体炸药硝基甲烷(密度为1.14g/cm3，特征爆速DNM为6360m/s)的爆速，然后对测试结果进行比较分析，其中传统液体炸药爆速电测法所用试样装配管约束材料为壁厚2mm玻璃管。
本申请粘流态炸药爆速测试系统中雷管采用工业8号电雷管，传爆药采用JH-14药柱，直径20mm,高度20mm，密度为1.73g/cm3，中心带有直径Φ7.5mm×8mm雷管孔。试样装配座为上方开有起爆槽与试样槽的长方体，采用有机玻璃制成，其长度为120mm，宽为96mm，高为60mm。起爆槽为直径Φ20mm半圆形凹槽，长度20mm，中心轴线位于装配座上表面中心线上。试样槽为半锥形凹槽，长度为92mm,中心轴线与起爆槽同轴，其中试样槽前端面位于起爆槽后边沿，且端面半圆直径为Φ20mm，锥角为18°，后端面距装配座壁面为8mm。探针定位孔均匀布设于起爆槽最底端水平线上，定位孔数量为7个，定位孔直径(1.00±0.05)mm，间距10mm，孔距误差不大于0.01mm，且第一个定位孔距试样槽前端面之间距离为22mm。电离探针采用直径0.3mm的漆包线制成，信号传输线采用RVV12-0.3型信号线，爆速测试仪通道数为8个，响应时间为1ns，电离探针通过信号传输线与爆速测试仪连接。
利用本申请粘流态炸药爆速测试系统测量硝基甲烷爆速试验时，具体按下列步骤进行操作：
步骤一：将两端打磨掉绝缘漆的漆包线进行对折，制成金属丝式电离探针，对折端(120～150)mm拧成绞线形状；
步骤二：依次将每根电离探针绞线端从试样装配座一侧定位孔穿入，并从另一侧对应位置的定位孔穿出，穿出长度约(10～15)mm，之后从定位孔两端拉紧电离探针并向试样装配座底部方向压紧，然后使用A/B胶固定电离探针并密封定位孔；
步骤三：在试样装配座起爆端安装传爆药，首先在起爆槽内表面均匀涂抹适量硅橡胶，然后将传爆药柱平放于起爆槽内并使传爆药柱后端面与起爆槽后边沿对齐，之后轻轻按压使其与起爆槽壁面紧密贴合，最后使用透明胶带粘接固定传爆药柱，并使用脱脂棉清理起爆槽内受传爆药柱挤压流出的硅橡胶；
步骤四：将电离探针对折端头部剪断，并用万用表检测确保探针处于断开状态；
步骤五：将被测试样硝基甲烷装入试样槽，在装入过程中通过轻轻振动使得试样分布均匀，并排出试样中的空气，待试样装入至与试样槽边缘齐平后，使用密封薄膜将试样槽开口粘接密封；
步骤六：将步骤五中装好试样的试样装配座放置于爆炸室，并将电离探针按顺序依次与信号传输线连接，信号传输线与爆速测试仪连接；
步骤七：将雷管脚线与起爆线连接，然后将雷管插入传爆药柱的雷管孔内，雷管底部与传爆药柱药面接触；
步骤八：开启爆速测试仪，确认测试系统工作状态正常后起爆试样，爆速测试仪记录数据；
步骤九：根据爆速测试仪测得爆轰波经过两相邻探针间的时间，计算各相邻探针间的实测爆速按公式(1)：
其中，Li为第i段两相邻探针之间距离，m；ti为爆轰波在第i段距离传播时间，s；Di为第i段距离实测爆速，m/s，i取值范围为1～6，且i从试样槽起爆端开始计数。
步骤十：对各段实测爆速值进行对比分析，并利用3σ准则辅助判断所测试样各段爆速值是否有效，无效值则剔除，有效值则按试样平均爆速公式(2)进行计算：
其中，为试样平均爆速，m/s；Dk为有效爆速值，m/s；n为有效爆速数据总个数。
通过上述试验步骤，本申请粘流态炸药爆速测试方法(方法1)测量硝基甲烷(NM)爆速值与传统液体炸药爆速电测法(方法2)所测爆速数据对比如表1所示。
表1硝基甲烷爆速数据对比
从表1数据分析得出：本申请粘流态炸药爆速测试方法所测硝基甲烷爆速值为6325m/s±45m/s，传统液体炸药爆速电测法测量硝基甲烷爆速值为6308m/s±70m/s，使用本申请方法所测硝基甲烷爆速值误差±45m/s小于传统测试方法使用玻璃管约束所测爆速值误差±70m/s，且与硝基甲烷特征爆速6360m/s相比，本申请粘流态炸药爆速测试方法所测爆速值误差为0.55％，也小于传统测试方法所测爆速值误差0.82％，说明本申请粘流态炸药爆速测试方法具有较高的测量准确性。
实施例2
参照图1、图2，本实施例是应用本申请粘流态炸药爆速测试方法在不同时间段内进行了3次PBXN-109粘流态炸药爆速测量试验，每次试验共测试2发，其中：测试系统中雷管采用工业8号电雷管，传爆药采用JH-14药柱，直径20mm,高度20mm，密度为1.73g/cm3，中心带有直径Φ7.5mm×8mm雷管孔。试样装配座为上方开有起爆槽与试样槽的长方体，采用有机玻璃制成，其长度为120mm，宽为96mm，高为60mm。起爆槽为直径Φ20mm半圆形凹槽，长度20mm，中心轴线位于装配座上表面中心线上。试样槽为半锥形凹槽，长度为92mm，中心轴线与起爆槽同轴，其中试样槽前端面位于起爆槽后边沿，且端面半圆直径为Φ20mm，锥角为18°，后端面距装配座壁面为8mm。探针定位孔均匀布设于起爆槽最底端水平线上，定位孔数量为7个，定位孔直径(1.00±0.05)mm，间距10mm，孔距误差不大于0.01mm，且第一个定位孔距试样槽前端面之间距离为22mm。电离探针采用直径0.3mm的漆包线制成，信号传输线采用RVV12-0.3型信号线，爆速测试仪通道数为8个，响应时间为1ns，电离探针通过信号传输线与爆速测试仪连接。
试验时，具体按下列步骤进行操作：
步骤一：将两端打磨掉绝缘漆的漆包线进行对折，制成金属丝式电离探针，对折端(120～150)mm拧成绞线形状；
步骤二：依次将每根电离探针绞线端从试样装配座一侧定位孔穿入，并从另一侧对应位置的定位孔穿出，穿出长度约(10～15)mm，之后从定位孔两端拉紧电离探针并向试样装配座底部方向压紧，然后使用A/B胶固定电离探针并密封定位孔；
步骤三：在试样装配座起爆端安装传爆药，首先在起爆槽内表面均匀涂抹适量硅橡胶，然后将传爆药柱平放于起爆槽内并使传爆药柱后端面与起爆槽后边沿对齐，之后轻轻按压使其与起爆槽壁面紧密贴合，最后使用透明胶带粘接固定传爆药柱，并使用脱脂棉清理起爆槽内受传爆药柱挤压流出的硅橡胶；
步骤四：将电离探针对折端头部剪断，并用万用表检测确保探针处于断开状态；
步骤五：将被测试样PBXN-109粘流态炸药装入试样槽，在装入过程中通过轻轻振动使得试样分布均匀，并排出试样中的空气，待试样装入至与试样槽边缘齐平后，使用密封薄膜将试样槽开口粘接密封；
步骤六：将步骤五中装好试样的试样装配座放置于爆炸室，并将电离探针按顺序依次与信号传输线连接，信号传输线与爆速测试仪连接；
步骤七：将雷管脚线与起爆线连接，然后将雷管插入传爆药柱的雷管孔内，雷管底部与传爆药柱药面接触；
步骤八：开启爆速测试仪，确认测试系统工作状态正常后起爆试样，爆速测试仪记录数据；
步骤九：根据爆速测试仪测得爆轰波经过两相邻探针间的时间，计算各相邻探针间的实测爆速按公式(1)：
其中，Li为第i段两相邻探针之间距离，m；ti为爆轰波在第i段距离传播时间，s；Di为第i段距离实测爆速，m/s，i取值范围为1～6，且i从试样槽起爆端开始计数。
步骤十：对各段实测爆速值进行对比分析，并利用3σ准则辅助判断所测试样各段爆速值是否有效，无效值则剔除，有效值则按试样平均爆速公式(2)进行计算：
其中，为试样平均爆速，m/s；Dk为有效爆速值，m/s；n为有效爆速数据总个数。
通过上述试验步骤，本发明粘流态炸药爆速测试方法测量PBXN-109粘流态炸药爆速，其3次试验测试结果如表2所示。
表2 PBXN-109炸药爆速测量值
从表2数据分析可看出，利用本发明粘流态炸药爆速测试方法测量PBXN-109粘流态炸药爆速，其3次测量平均值为7822m/s，每次测量平均值与的相对误差最大为0.12％，最小为0.03％，平均值为0.08％，说明本发明粘流态炸药爆速测试方法具有较高的测量稳定性，其稳定性误差达到0.08％。