乳化粉状炸药燃烧转爆轰的敏感性

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2003.03.027 第25卷第3期 北京科技大学学报 Vol.25N0.3 2003年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2003 乳化粉状炸药燃烧转爆轰的敏感性 段宝福》汪旭光)宋锦泉) 1)辽宁工程技术大学爆破所，阜新1230002)北京矿治研究总院，北京1000443)北京科技大学土木与环境学院，北京100083 摘要研究了含铝粉与不含铝粉的乳化粉状炸药DDT敏感性，发现没有足够、持续的外 界热源，PEE不能自持燃烧，很难发生DDT现象.铝粉含量低(<4%)的PEE样品，燃烧比PEE 强烈，但DDT敏感性很低.铝粉含量较高（仁8%）的PEE样品，燃烧明显加快，DDT敏感性显著 提高.约束条件、装填密度、药径及铝粉含量等因素都影响到乳化粉状炸药DDT的敏感性. 关键词乳化粉状炸药；燃烧转爆轰；敏感性；燃烧；爆轰 分类号TD235.212:TQ564.4 乳化粉状炸药（也称粉状乳化炸药，即Pow dery Emulsion Explosives,简称PEE)作为一种兼具 从而确定其发生DDT的难易程度.实验装置为 乳化炸药和粉状炸药优点的新型无梯工业炸药， 密封的DDT无缝钢管，如图1所示.无约束情况 的DDT实验在课露的铅板上进行， 有着广阔的市场前景和应用空间，是我国民爆行 业重点推广的炸药品种.因此，对PEE的安全性 按管壁厚度分为弱约束与强约束，实验装置 与可靠性进行研究，是炸药研究人员面临的重要 的主要参数见表1. 课题.炸药的生产、运输及贮存过程中，就安全性 点火头 应变片 药床 而言，主要存在着热爆炸与冲击起爆两个方面的 隐患.从PEE的生产工艺来看，高温环境是难以 避免的.炸药在热量积累或者点火源的作用下， 达到其点火温度就会发生燃烧.在生产、运输及 贮存过程中，如果炸药由燃烧转变成了爆轰， 无缝钢管电离探针 堵头 危害后果将不堪设想。以往人们对燃烧转爆轰 图1DDT结构管示意图 (DDT)的研究，全部集中在了爆轰感度较高的推 Fig.1 Cross section of the DDT tube 进剂、火炸药等含能材料方面习，而对低感度工 业炸药的DDT现象，国内外学者还没有进行过 表1实验装置的主要参数 探索.所以，研究PEE燃烧转爆轰的敏感程度，不 Table 1 Parameters of the DDT tube 仅对其安全生产和市场推广是十分重要，而且对 约束条件外径/mm内径/mm长度/mm抗拉强度/GPa 工业炸药爆轰理论的发展也有其深远意义. 39 300,550 0.0812 弱约束 5 49 夕 300,550 0.0676 1实验方法及研究对象 27 300,550 0.21 强约束 37 55 300,550 0.18 1.1实验方法 1.2研究对象 对乳化粉状炸药在无约束、弱约束及强约束 对不同粒径、不同装填密度以及不同铝粉含 等不同约束条件下的DDT现象进行实验研究， 量的乳化粉状炸药进行DDT敏感性研究.对含 收稿日期2002-11-15段宝福男，30岁，讲师 铝粉的实验样品，均在实验前配制，以免贮存时 *国家自然科学基金资助项目CNo.50174008) 间过长而引起含铝炸药性能的改变

第 2 5 卷 第 3 期 2 0 0 3 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n vi e sr iyt o f S e i e n e e a n d Te e b n o l o yg B e ij i n g V b l . 2 5 N 0 . 3 J u n 。 2 0 0 3 乳化粉状炸药燃烧转爆轰的敏感性 段 宝 福 ’ ,3) 汪 旭 光 2 , 宋佛泉 “ , l) 辽 宁工 程技 术大 学爆破所 , 阜新 12 3 0 0 2)北 京矿 冶研究总 院 , 北京 1 0 0 04 3)北 京科技大 学 土木 与环境学 院 , 北京 10 0 0 83 摘 要 研究 了含铝 粉与 不 含铝 粉 的乳 化粉 状 炸药 D D T 敏感 性 . 发现 没有 足 够 、 持续 的外 界 热 源 , P E E 不 能 自持燃 烧 , 很难发生 D D T 现 象 . 铝 粉含 量低 ( ( 8% )的 PE E 样 品 , 燃 烧 明显加 快 , D D T 敏感 性 显著 提 高 . 约束条件 、 装填密度 、 药径 及铝粉含量 等因素都影 响 到乳 化粉 状炸药 D D T 的敏 感 性 . 关 键词 乳 化粉 状炸药 ; 燃 烧转爆轰 ; 敏感性 ; 燃烧 ; 爆 轰 分 类 号 T D 2 3 5 . 2 1 + 2 ; T Q 5 6 4 . 4 乳化粉状炸药 ( 也 称粉状乳 化炸 药 , 即 P ow - d恻玩 u l s i o n E xP l o s i v e s , 简称p E E )作为 一种 兼具 乳化炸 药和粉状炸 药 优点 的新型 无梯 工 业炸 药 , 有着 广 阔 的市场前景 和应用 空 间 , 是我 国民爆行 业重 点推 广的 炸药品 种 . 因此 , 对 P E E 的安 全性 与可 靠性进行研究 , 是炸 药研究人员面 临 的重要 课题 . 炸药 的生 产 、 运 输及贮存过 程 中 , 就安 全性 而言 , 主要 存在着 热爆炸 与冲击起爆两 个方面 的 隐患 . 从 P E E 的 生产工 艺来 看 , 高温环 境是难以 避免 的 . 炸 药在 热量 积 累 或者点 火 源 的作用 下 , 达 到其点 火温度就 会发 生燃 烧 . 在生 产 、 运输及 贮 存过程 中 , 如 果炸 药 由燃 烧转 变 成 了爆 轰 , 危害 后 果将不 堪设想 . 以往人们对燃烧转爆轰 ( D D )T 的研究 , 全部集 中在 了爆 轰感度较 高的推 进 剂 、 火炸 药等含 能材 料方面 『, , ” , 而对低 感度工 业炸 药 的 D D T 现 象 , 国 内外学 者还没 有 进行过 探索 . 所以 , 研究 P E E 燃烧转爆轰的敏感程度 , 不 仅对其安 全生产和 市场推广是十分重 要 , 而 且对 工 业炸 药爆轰理论的发 展 也 有其深远 意 义 . 从而 确定其发 生 D D T 的难 易 程度 . 实 验装 置 为 密 封的 D D T 无缝钢 管 , 如 图 l 所示 . 无约 束情况 的 D D T 实 验在 裸露 的铅板上 进 行 . 按管壁厚度分为弱 约 束与强 约 束 , 实验装置 的主 要参数见表 1 . 点火头 应变片 药床 戴戴戴戴l黔:戴裁摇瑕l:l 无缝钢管 电离探针 堵头 图 1 D D T 结构 管 示意 图 F ig . 1 C er s s s e e t i o n o f t h e D D T t u b e 表 1 实 验装 置 的主 要参 数 1抽b l e 1 P a r a m e t e r S o f t h e D D T t u b e 约 束条件 外径 / m n l 内径 m/ m 长 度 / ~ 抗拉强度 G/ aP 弱 约束 4 5 3 0 0 0 . 0 8 1 2 0 . 0 6 7 6 1 实 验方 法 及研 究对 象 L l 实验 方 法 对乳化粉状 炸 药在 无约束 、 弱 约束及强 约束 等不 同约束条件下 的 D D T 现 象进行实 验研究 , 收 稿 日期 2 0 02 一 1 1一 巧 段 宝福 男 , 30 岁 , 讲师 * 国家 自然科学基金 资助项 目困.0 5 01 7 4 0 0 8) 强 约束 0 . 2 1 0 . 1 8 一50 一30 一455 一39427 L Z 研究对 象 对不 同粒径 、 不 同装填密度 以及不 同铝粉 含 量 的乳 化粉状炸 药进行 D D T 敏感性研究 . 对含 铝 粉的实验样 品 , 均 在 实验前配 制 , 以免贮存时 间过长而 引 起含 铝炸 药 性能 的改 变 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 03. 027

·196- 北京科技大学学报 2003年第3期 2 实验结果与分析 无法继续传递.即使电阻丝不断供热，但发现只 要与电阻丝直接接触的药品燃烧完后，其他药品 2.1约束条件对乳化粉状炸药DDT的影响 由于不能获得足够的热量，燃烧也立刻终止 对乳化粉状炸药的DDT敏感性分三种约束 用8701作为点火药包给样品点火，发现点火 情况进行了实验 药包燃烧后，与其接触的药品首先冒烟、熔化，再 (1)无约束条件下DDT实验.对平均粒径为 开始燃烧并逐渐向远处传递；点火药包燃烧的越 92和130m的PEE样品，按不同质量(10,30,50 强，样品的燃烧也传递得越快；点火药包燃烧完 g)进行实验.将PEE样品放在裸露的铅板上，采 后，没有了外界热源的支持，样品的燃烧立刻消 用电阻丝和点火药包两种方式点火，经过多次点 弱，并很快熄灭 火实验发现，不同粒径、不同药量的样品燃烧情 PEE的着火温度在280-310℃之间，.实验发 况几乎一样 现，在获得外界持续、足够的供热后，PEE才能在 用电阻丝对样品直接点火，结果发现当电阻 无约束条件下持续燃烧；没有了外界的供热， 丝温度大约在150℃时，电阻丝附近的样品开始 PEE不能自持燃烧 冒烟、熔化：当电阻丝温度升至280℃左右，样品 (2)弱约束条件下DDT实验.用不含铝粉与 着火燃烧：样品的燃烧区域引起邻近药样的熔化 含铝粉的两种PEE样品（铝粉平均粒径为68 和燃烧，但是这种燃烧只发生在电阻丝周围，离 m),在不同装填密度情况下进行了弱约束条件 电阻丝越远，燃烧的传递越来越困难.实验发现， 下的DDT实验，实验结果见表2 电阻丝一旦停止供热，药品的燃烧将很快熄灭， 表2弱约束条件下PEE燃烧转爆轰实验结果 Table 2 DDT test results of PEE under weak confinement 实验 样品 DDT管 实验现象 编号装填密度/(gcm)铝粉含量/%内径mm外径/mm长度mm No.l 0.82 39 45 300全部燃烧，DDT管有微弱的膨张变形 No.2 0.82 39 45 550 燃烧一半后停止，DDT管没有变化 No.3 0.86 49 55 550 DDT管堵头被冲开，发现部分未燃烧残渣 No.4 0.82 g 39 5 300 DDT管堵头被冲开，有未燃烧残渣 No.5 0.83 ? 39 550 DDT管被撕裂，管壁发现未燃烧残渣痕迹 No.6 0.86 f g 300 全部燃烧，DDT管堵头被冲开 No.7 0.86 12 49 好 550DDT管被撕裂，有未燃烧残渣 注：No.1,No.2,No.3为不加入铝粉的PEE;No.4,No.5,No.6No.7为加入铝粉的PEE.实验全部未发生爆轰 实验发现，在弱约束条件下，PEE很难发生 DDT现象，燃烧反应也较缓慢；加人铝粉后，燃烧 反应发生改变.铝粉含量小于4%时，这种变化不 大；超过8%后，燃烧明显加剧.在弱约束条件下， 含铝粉与不含铝粉的PEE都不容易发生DDT现 象，这主要与管壁的强度有关.在达到爆轰以前， 燃烧使管内气体压力超过了管壁的抗拉强度，将 DDT管撕裂.图2为DDT管被撕裂后的照片，碎 图2未爆轰的DDT管被撕裂后的照片 片壁上明显粘有未完全燃烧的铝粉. Fig.2 Photo of the DDT tube with no detonation (3)强约束条件下DDT.实验与弱约束条件下 照片见图3 的实验相似，同样对不同的PEE样品做了DDT实 2.2装填密度对乳化粉状炸药DDT敏感性影响 验，用电阻丝点火，实验结果见表3 选铝粉含量为8%的PEE作为研究对象，按装 实验发现，在强约束条件下，PEE中加人大于 填密度0.550.93g/cm3,做了一系列强约束条件下 8%的铝粉后，其燃烧反应表现得比较强烈，DDT 的DDT实验.从电阻丝通电开始记时，直到DDT 敏感性也显著提高.实验中DDT管发生爆轰后的 管发生爆轰为至，本文称这段时间为爆轰发生时

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 03 年 第3 期 2 实 验结 果 与分 析 2. 1 约 束 条 件对 乳 化 粉 状炸 药 D D T 的 影 响 对乳 化粉状炸 药 的 D D T 敏感 性 分三种 约 束 J 清况 进行 了实验 . ( l) 无约 束条件下 D D T 实验 . 对平 均粒径 为 9 2 和 13 0 脚的 P E E 样 品 , 按 不 同 质量 ( 10 , 3 0 , 5 0 g )进 行实 验 . 将 P E E 样品放 在 裸露 的铅板上 , 采 用 电 阻丝 和点火药包 两 种方 式 点火 , 经 过 多次 点 火 实 验 发现 , 不 同粒径 、 不 同药 量 的样品燃 烧情 况几乎一 样 . 用 电阻丝 对样品直 接点火 , 结果发 现 当 电阻 丝 温 度 大约 在 150 ℃ 时 , 电 阻 丝 附近 的样 品开 始 冒烟 、 熔化 ; 当 电阻 丝 温度 升 至 2 80 ℃ 左 右 , 样 品 着火 燃 烧 ; 样 品 的燃 烧 区 域引起邻近药 样 的熔化 和燃烧 , 但是 这种 燃 烧只 发生 在 电阻 丝周 围 , 离 电 阻丝 越远 , 燃烧的传递越 来越 困难 . 实验发 现 , 电 阻 丝一旦停止 供热 , 药 品 的燃烧将很 快 熄灭 , 无法继 续 传递 . 即使 电阻 丝不 断供热 , 但发现 只 要 与 电阻丝 直 接接 触的药 品燃烧 完后 , 其他药 品 由于不 能 获得足够 的热 量 , 燃 烧也立 刻 终止 . 用 8 7 01 作为点 火 药包给样 品点火 , 发 现点 火 药包 燃烧后 , 与其接触 的药 品首先 冒烟 、 熔化 , 再 开始 燃烧并 逐渐 向远处 传递 ; 点 火药 包燃烧 的越 强 , 样 品的 燃烧也 传递得越 快 ; 点 火药包燃烧完 后 , 没 有 了 外界热源 的支 持 , 样 品 的燃烧立 刻 消 弱 , 并很快熄灭 . P E E 的着 火 温 度 在 2 80 一3 10 ℃ 之 间`3] . 实 验发 现 , 在 获得 外界持续 、 足 够 的 供热 后 , PE E 才 能在 无 约 束条件 下 持 续燃 烧 ; 没 有 了外 界 的 供热 , P E E 不 能 自持燃烧 . (2 ) 弱 约 束条件下 D D T 实验 . 用 不 含 铝粉 与 含 铝 粉 的 两种 P E E 样 品 ( 铝 粉 平均 粒径 为 68 抖n l ) , 在 不 同装 填密 度情况 下进行 了弱 约束条件 下 的 D D T 实 验 , 实 验结果 见 表 .2 表 2 弱 约束 条件 下 P E E 燃烧 转 爆轰 实验 结 果 介b l e 2 D D T t e s t r e s u it s o f P E E u n d e r w e a k e o n n n e m e n t 实 验 编 号 样 品 D D T 管 装 填密 度 / ( g · c m 一 3 ) 铝粉 含量 %/ 内径 m/ m 外径 m/ m 长度 m/ m 实 验 现象 0 . 8 2 0 . 82 0 . 8 6 0 . 8 2 0 . 8 3 0 . 8 6 0 . 8 6 全 部燃烧 , D D T 管有微 弱 的膨 胀 变形 燃 烧一 半后 停 止 , D D T 管 没有 变 化 D D T 管堵 头被 冲开 , 发 现 部分 未燃 烧残 渣 D D T 管堵头被 冲开 , 有 未燃 烧 残渣 D D T 管被 撕裂 , 管 壁发 现 未燃 烧残 渣痕 迹 全 部燃 烧 , D D T 管 堵 头被 冲开 D D T 管被撕裂 , 有 未燃烧残 渣 0o n“ 00 ànUōfù、 ù O 工ōJ n `J ùé伟ù勺内j一气ō、,ù.1、 à` ó、 ù、 ù、ōó气3 ú心」 44 亡、ó月冲4 、é 1 n,O éQ 少八了n, 9 气j , 4 气trJ l 4 山内,j 4 、 1 艺J0 . 7 … N 0 注 : N o . l , N o . 2 , N o . 3 为 不加 人 铝粉的 PE E ; N o . 4 , N o . 5 , N o . 6 , N o . 7 为 加人 铝粉 的 p E E . 实 验全 部 未发 生爆 轰 . 实 验 发现 , 在 弱 约束 条件 下 , P EE 很 难 发 生 D D T 现象 , 燃烧 反 应也 较缓慢 ; 加 人铝 粉 后 , 燃烧 反应 发生 改 变 . 铝 粉含 量小 于 4% 时 , 这 种 变 化 不 大 ; 超 过 8% 后 , 燃烧 明显 加剧 . 在弱 约 束条件下 , 含 铝粉 与不 含 铝粉 的 P E E 都不 容 易 发生 D D T 现 象 , 这 主要 与管 壁 的强 度 有关 . 在达 到爆轰 以 前 , 燃烧使管 内气体压力 超过 了管壁 的抗拉强 度 , 将 D D T 管撕裂 图 2 为 D D T 管被撕 裂 后 的照 片 , 碎 片 壁上 明显 粘有 未 完全燃烧 的铝 粉 . (3) 强 约束条 件下 D D T . 实验与弱 约 束条件下 的实 验相 似 , 同样 对 不 同的 PE E 样品做 了 D D T 实 验 , 用 电阻 丝 点火 , 实验结 果 见 表 3 . 实验发 现 , 在 强 约束条 件下 , PE E 中加 人 大 于 8% 的铝 粉后 , 其燃 烧反 应 表现 得 比 较 强烈 , D D T 敏感 性 也显著 提高 . 实 验 中 D D T 管 发 生爆 轰后 的 图 2 未爆 轰的 D D T 管被 撕裂 后 的照 片 F i g . 2 p h o ot o f ht e D D T t u b e wj 比 n o d e t o . a 6 0 D 照片 见 图 3 . .2 2 装填密 度 对 乳化 粉 状 炸药 D D T 敏 感 性 影 响 选 铝粉含 量 为 8% 的 P E E 作为 研究 对 象 , 按装 填密 度 0 . 5 一.0 93 留 c m , , 做 了一 系列 强 约束条件下 的 D D T 实验 . 从电 阻丝 通 电开 始 记 时 , 直 到 D D T 管 发 生爆 轰为 至 , 本 文称 这 段 时 间 为爆轰发 生 时

Vol.25 No.3 段宝福等：乳化粉状炸药燃烧转爆轰的敏感性 ·197· 表3强约束条件下PEE燃烧转爆轰实验结果 Table 3 The DDT test results of PEE under strong confinement 实验 样品 DDT管 实验现象 编号装填密度/(gcm)铝粉含量% 内径mm外径/mm长度/mm No.1 0.86 27 45 550 全部燃烧，DDT管有膨胀变形 No.2 0.88 3 55 550 管堵头被冲开，未发现剩余残渣 No.3 0.85 55 550 DDT管被炸碎，管壁未发现剩余残渣 No.4 0.86 8 之 45 550 DDT管被炸碎，管壁未发现剩余残渣 No.5 0.88 10 27 45 550 DDT管被炸碎，管壁未发现剩余残渣 No.6 0.88 o 以 55 550 DDT管被炸碎，管壁未发现剩余残渣 注：No.l,No.2,No.3为不加人铝粉PEE;No.4,No.5,No.6,No.7为加人铝粉PEE.No.l,No.2未发生爆轰；No3-No.6 发生爆轰 间，用它来评述PEE发生DDT的敏感性.显然达 140 到爆轰需要的时间越短，该样品就对DDT越敏 130 120 感.实验结果见表4.需要说明的是，这里的爆轰 110 发生时间与其他文献中涉及的诱导爆轰时间是 不同的1，选用这段时间来研究DDT的敏感性， 100 。实验结果 90 使实验记时更方便，更具有可比性 拟合曲线 80 0.60.70.80.91.01.11.2 装填密度/(g·cm) 图4装填密度与爆轰发生时间关系拟合曲线 Fig.4 Fitting curve of densitiy versus predetonation time DDT敏感性逐渐增加；当装填密度增至0.780.87 gcm这一区间时，乳化粉状炸药的DDT敏感性 较高，容易发生DDT现象，装填密度在这一区间 内变化时，爆轰发生时间相差不大，密度对DDT 图3发生爆轰后的DDT管照片 敏感性的影响不显著；当装填密度增加并超出此 Fig.3 Photo of the DDT tube after detonation 区间后，DDT敏感性随装填密度的增加而逐渐降 低，直至不发生DDT(密度大于0.93gcm时). 表4不同密度下PEE燃烧转爆轰实验结果 这一现象可以用多孔药床的DDT机理进行 Table 4 DDT test results of PEE with different densities 解释.药床的透气性合适时（即存在合适的装填 实验装填密度/是否发爆轰发 实验现象 密度)，气体产物容易渗透，燃烧表面积增加，气 编号/(gcm)生爆轰生时间s 体释放速率加快，有利于爆轰的形成；药床透气 No.10.55 未发生 一 样品未完全燃烧 No.2 0.68 发生 性过大（装填密度很小），单位体积内的药量太 115 5DDT管被炸碎 No.3 0.74 发生 95 5DDT管被炸碎 小，降低了气体产物的释放速率，药床内不能形 No.4 0.82 发生 83 5DDT管被炸碎 成足够的压力，同时由于火焰区长度增加，使已 No.5 0.86 发生 85 5DDT管被炸碎 燃区能量损失过大，不利于爆轰的形成；装填密 No.6 0.87 发生 87 5DDT管被炸碎 度很大时，药床不易渗透，不能形成有效的对流 No.7 0.89 发生 102 5DDT管被炸碎 燃烧，气体产物的释放速率很低，不利于已燃区 No.8 0.93 未发生 样品未完全燃烧 压力的增长，很难形成爆轰 根据不同密度下PEE的实验结果，对装填密 2.3药径对乳化粉状炸药DDT敏感性的影响 度与爆轰发生时间的关系作了曲线拟合，见图4. 在装填密度相同(0.86g/cm)的情况下，对不 从实验结果并结合图4可以看出，密度很小 同平均粒径的PEE样品做了DDT实验.根据实 时（小于0.55g/cm),乳化粉状炸药不发生DDT 验结果绘出了平均粒径与爆轰发生时间的关系 现象；随装填密度的增加，爆轰发生时间减小，即 拟合曲线，见图5

V b l . 2 5 N 0 . 3 段 宝福 等 : 乳化 粉 状炸 药燃 烧 转爆 轰 的敏 感性 表 3 强 约束 条件 下 P E E 燃烧 转爆 轰 实验 结果 aT b l e 3 T h e D D T t e s t er s u l t s o f P E E u n d e r s t ro n g e o n if n e m e n t 实验 样 品 编号 装 填密 度 / ( g · c m 一 3 ) 铝粉 含 量 %/ D D T 管 内径 角 lm 外 径 m/ m 长 度 m/ m 实验 现象 0 . 8 6 0 . 8 8 0 . 85 0 , 8 6 0 . 8 8 0 . 8 8 2 7 4 5 3 7 5 5 3 7 5 5 2 7 4 5 2 7 4 5 3 7 5 5 5 5 0 5 5 0 5 5 0 5 5 0 5 5 0 5 5 0 全部 燃烧 , D D T 管 有膨胀 变形 管堵头 被 冲开 , 未 发 现剩 余残 渣 D D T 管 被炸 碎 , 管壁 未发现 剩余残 渣 D D T 管 被炸 碎 , 管壁 未发 现 剩余残 渣 D D T 管 被炸 碎 , 管壁 未发 现 剩余残 渣 D D T 管 被炸 碎 , 管壁 未发 现 剩余残 渣 108 注: N o . l , N o . 2 , N o . 3 为不 加人铝 粉 PE E ; N o . 4 , N o . 5 , N o . 6 , N o . 7 为加 人铝 粉 P E E . N o . l , N o . 2 未发 生爆轰 ; N o . 3一N o . 6 发生 爆轰 . 间 , 用它 来评 述 P E E 发 生 D D T 的敏 感 性 . 显 然 达 到 爆轰需 要 的 时 间越 短 , 该样 品就 对 D D T 越 敏 感 . 实 验结果见 表 4 ` 需 要说明 的是 , 这 里 的爆轰 发生 时 间 与其他 文献 中 涉及 的诱导 爆轰时 间是 不 同 的“ ,s] , 选 用 这段 时 间来研究 D D T 的 敏感性 , 使实 验记 时 更方便 , 更 具有可 比性 . / 实验结果 拟合 曲线 下八卜 nUn0o ù 0 月呼气、 2 , .1 O C, s 、厘粉州州报骥口 图 3 发 鬓 生 爆轰 后 的 暴D D T 管照 片 … F ig . 3 p h o t o o f t h e D D T t u b e a ft e r d e ot n a t i o n 表 4 不 同密 度下 P E E 燃烧 转 爆轰 实验 结 果 1知b l e 4 D D T t e s t er s u l t s o f P E E w i t h d i幻er er n t d e n s i it e s 实验 装填 密度 / 是 否发 爆 轰 发 编 号 / (’g c m 一 3 ) 生 爆轰 生 时 间 s/ 实验 现象 N .o 1 0 · 5 5 未 发生 一 样 品 未完 全燃 烧 N o . 2 0 . 6 8 发 生 1 1 5 SD D T 管 被炸 碎 N o . 3 0 . 7 4 发生 9 5 SD D T 管 被炸 碎 N o · 4 0 . 8 2 发 生 8 3 S D D T 管 被炸 碎 N o . 5 0 . 8 6 发 生 8 5 SD D T 管被炸 碎 N o . 6 0 . 8 7 发 生 87 SD D T 管 被炸 碎 N o · 7 0 · 8 9 发生 1 0 2 SD n T 管被炸碎 N .o 8 .0 93 未发 生 一 样 品未完 全燃 烧 根据不 同密 度 下 P E E 的 实验 结 果 , 对装 填 密 度 与爆轰发 生时 间的关系 作了 曲线拟 合 , 见 图 .4 从实验 结果 并 结合 图 4 可 以 看 出 , 密 度 很小 时 ( 小 于 0 . 5 眺m , ) , 乳化粉状 炸药 不 发生 D D T 现象 ; 随装 填 密度 的增加 , 爆轰发生 时 间减 小 , 即 8 0 L es es es es es 上 一一一 - - - J 二二 - - - - 上 - - - 月 一工 - - - - -` - - - - - 习 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 0 1 . 1 1 . 2 装 填密 度 / ( g · c m 一 , ) 图 4 装 填密 度 与爆 轰发 生 时 间关 系拟 合 曲线 F ig . 4 F i tt i n g e u vr e o f d e n s i t ly v e r s u s p er d e t 0 n a t i 0 n it m e D D T 敏感性逐 渐增 加 ; 当装 填密度 增 至 .0 7 8一.0 87 沙m , 这一 区 间时 , 乳 化粉 状炸 药 的 D D T 敏 感性 较高 , 容易 发生 D D T 现 象 , 装 填密 度 在这 一 区 间 内变化时 , 爆轰发生 时 间 相 差不 大 , 密度对 D D T 敏感性的影 响 不显 著 ; 当装填密 度增 加 并超 出此 区 间后 , D D T 敏感性 随装 填密度 的增 加 而逐渐降 低 , 直 至 不 发 生 D D (T 密 度 大于 .0 93 留 c耐 时 ) 这 一现 象可 以 用 多孔 药床的 D D T 机理 进行 解 释 . 药 床的 透气 性 合适 时 ( 即存在 合适 的装 填 密 度 ) , 气 体产 物 容 易渗透 , 燃 烧 表面积 增 加 , 气 体释放 速 率加 快 , 有 利 于 爆轰 的形 成 ; 药床透 气 性 过大 ( 装填密 度 很 小 ) , 单位体积 内的药量 太 小 , 降低 了气 体产物 的释 放速率 , 药床 内不 能形 成 足 够 的压力 , 同 时 由于 火焰 区 长 度 增加 , 使 已 燃区 能量 损 失 过 大 , 不 利 于爆 轰的形 成 ; 装填密 度很大 时 , 药床不 易渗透 , 不 能形 成 有 效 的对 流 燃烧 , 气体产物 的释放 速 率很低 , 不 利于 已燃 区 压力 的增 长 , 很难形 成 爆轰 . .2 3 药 径 对 乳化 粉 状 炸药 D D T 敏 感 性 的 影 响 在 装 填 密度 相 同 ( 0 . 86 留 c m , ) 的情况 下 , 对不 同平 均 粒径 的 P E E 样 品做 了 D D T 实 验 . 根 据实 验 结 果 绘 出 了平 均 粒径 与爆轰发 生 时 间 的关 系 拟合 曲线 , 见 图 5

·198· 北京科技大学学报 2003年第3期 从图5可以看出，随PEE平均粒径的增加， 3结论 爆轰发生时间也增加，即DDT敏感性减小.但 Bernecker对特屈儿的研究结果发现o,密度相同 (1)没有持续的外界热源，乳化粉状炸药不能 而颗粒度不同的多孔药床，颗粒度越大，诱导爆 自持燃烧.即使有外界不断供热，乳化粉状炸药 轰距离越小，即DDT敏感性越高.而Thivet等人 的燃烧也很缓慢，不强烈.在无约束或弱约束条 通过研究RDX,HMX和HNS炸药的DDT现象I, 件下，乳化粉状炸药不会发生DDT现象，即使在 发现密度相同时，粒径越大，诱导爆轰距离越大， 强约束条件下，也很难出现燃烧向爆轰的转变， 即DDT敏感性越低.这些研究结论显然不同，说 (2)没有铝粉等增热剂的加入，乳化粉状炸药 明粒径对DDT敏感性的影响比较复杂，与材料 的DDT敏感性是很低的，很难发生燃烧向爆轰 的物理化学组成、密度等因素有关例 的转变.加入不同含量的铝粉后，使PEE样品的 2,4铝粉含量对乳化粉状炸药DDT敏感性影响 燃烧有了明显的改变，加人的铝粉含量不同，样 品对DDT敏感性的改变也不同.铝粉含量小于 140 4%时，药床的DDT敏感性几乎没有变化，很难发 生DDT现象；铝粉含量超过8%时，药床的DDT 120 敏感性明显增加. 霎 (3)除约束条件、铝粉含量外，乳化粉状炸药 100 的DDT敏感性还与装填密度、药径等因素有关. 80 研究表明：装填密度在0.78~0.87gcm时，药床容 。实验结果 60 一拟合曲线 易发生DDT现象，药床密度大于或小于这一区 间时，DDT的敏感性开始降低；在相同密度下，药 0 50 100150200250300 平均粒径μm 径越小，乳化粉状炸药的DDT敏感性越高 图5粒径与爆轰发生时间关系拟合曲线 参考文献 Fig.5 Fitting curve of particle size versus predetonation 1孙锦山，含能材料的燃烧转爆轰研究U】.含能材料， time 1994,2(3):12 从理论上讲，铝粉的加入，可以增加PEE的 2 Bernecker RR,Price D.Burning to detonation transition 燃烧速度，使单位质量的PEE放热量明显增加， in porous beds of a high-energy propellant [J].Combus- 同样也可提高其DDT的敏感性网，这一点也很容 tion and Flame,1982,48:219 易通过实验得到验证.表5列出了不同铝粉含量 3李建军，汪旭光.乳化炸药基质点火的理论研究) 矿冶，1995,43：1 的乳化粉状炸药的DDT实验结果.由实验结果 4 Bernecker RR,Price D.Studies in the transition from de- 可以看出，铝粉含量增加，使乳化粉状炸药的燃 flagration to detonation in granular explosives (1)[J]. 烧变得强烈，PEE燃烧转爆轰的敏感性也有所 Combustion and Flame,1974,22:111 提高. 5周颜煌多孔火药填充床中燃烧转爆轰的模拟与分 表5不同铝粉含量的乳化粉状炸药的DDT实验结果 析[J.爆破器材，1992(1：11 Table 5 DDT test results of PEE with different contents of 6 Bernecher RR,Price D,etc.Deflagration to detonation aluminum transition behavior oftetryl [A].Proc of6th Symp(Inter) 实验铝粉含约束是否发爆轰发 on Detonation [C].Washington,1978.426 实验现象 编号量%条件生爆轰生时间s 7 Thivet R,Guy R.Studis on transition fron deflagration to No.I4无约束未发生 一 燃烧缓慢 detonation in high explosives at very small diameters [A]. No.28 无约束未发生 燃烧变得较强 Proceeding of 8th Symp(Inter)on Detonation [C].Austra- No.34 强约束未发生 样品全部燃烧 lia,1985.107 No.48 强约束发生 105 DDT管被炸碎 8段宝福，宋锦泉，汪旭光。炸药燃烧转爆轰研究现状 No.510强约束发生 92 DDT管被炸碎 .有色金屈，2003(1)：31 No.612强约束发生 78 DDT管被炸碎 9章冠人，陈大年.凝聚炸药起襟动力学[M.北京：国 防工业出版社，1991 下转第283页

一 1 9 8 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 3 年 第 3 期 从 图 5 可 以 看 出 , 随 P E E 平 均粒径 的增 加 , 爆轰发 生 时 间也 增加 , 即 D D T 敏感性 减 小 . 但 B e m ec ke r 对 特屈 儿 的 研究结 果 发 现 〔6j , 密 度相 同 而颗 粒度不 同 的多孔 药 床 , 颗粒度 越 大 , 诱导 爆 轰距离 越小 , 即 D D T 敏感性越 高 . 而 hT iv et 等人 通 过 研究 R D X , H M X 和 H N S 炸药 的 D D T 现 象 〔刀 , 发 现 密度 相 同时 , 粒径越 大 , 诱导 爆轰距离越 大 , 即 D D T 敏 感性 越 低 . 这些 研究结论显 然 不 同 , 说 明粒径 对 D D T 敏感性 的影 响 比较 复杂 , 与材 料 的 物 理化 学 组 成 、 密 度 等 因素有 关 ` .s] .2 4 铝 粉 含t 对 乳化 粉状 炸药 D D T 敏感 性 影 响 曰n 42 0 且`,. l 厘岔洲州服袋之 。 实验结果 一 拟合 曲线 0 5 0 10 0 15 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 平 均 粒径 小m 图 5 粒 径 与爆 轰发 生 时 间关 系 拟 合 曲线 F ig . 5 F i川n g c u vr e o f P a r t i e l e s 晚e v e r s u s P r e d e t o n a t i o n t i m e 从理 论上 讲 , 铝 粉的加 人 , 可 以增 加 P E E 的 燃 烧速 度 , 使单 位质量 的 P E E 放热 量 明显 增 加 , 同样 也 可 提 高其 D D T 的 敏感 性 【9] , 这一 点 也 很容 易通 过实 验得 到 验证 . 表 5 列 出 了不 同铝 粉 含量 的乳 化粉状 炸 药 的 D D T 实 验结果 . 由实 验结果 可 以 看出 , 铝粉含 量 增加 , 使乳 化粉状炸 药 的燃 烧变 得 强 烈 , P E E 燃 烧转爆轰 的 敏感性 也 有 所 提 高 . 表 5 不 同铝 粉含 且 的乳 化粉 状 炸药 的 D D T 实验 结 果 1知b l e 5 D D T t e s t er s u lst o f P E E w i th d i月论er n t e o n t e n t s o f a l u m i n u m 实验 铝 粉含 约 束 编 号 量 o/ 条 件 是 否发 爆 轰发 生爆 轰 生 时 间s/ 实 验 现象 N O . l N o . 2 N o . 3 N 0 . 4 N 0 . 5 N o . 6 无 约束 未发 生 无 约束 未发 生 强 约束 未发 生 强 约束 发 生 强 约束 发 生 强 约束 发 生 燃 烧 缓慢 燃烧 变得 较 强 样 品全 部燃 烧 D D T 管被 炸碎 D D T 管被 炸碎 D D T 管被 炸碎 3 结 论 ( l) 没 有持 续 的外 界 热源 , 乳 化 粉状 炸 药不 能 自持燃 烧 . 即 使有外 界 不 断供热 , 乳 化粉状炸 药 的燃烧也很缓 慢 , 不 强 烈 . 在无 约 束或弱 约 束条 件 下 , 乳 化 粉状 炸药 不 会发 生 D D T 现 象 , 即使在 强 约束 条 件 下 , 也很 难 出现燃 烧 向 爆轰 的转 变 . ( 2) 没 有 铝粉等增 热 剂 的加人 , 乳 化 粉状炸 药 的 D D T 敏感 性 是很 低 的 , 很难 发 生 燃烧 向爆轰 的 转 变 . 加 人 不 同含 量 的铝 粉 后 , 使 P E E 样 品 的 燃 烧有 了 明显 的 改变 . 加 人 的铝 粉 含 量不 同 , 样 品对 D D T 敏 感性 的改 变 也不 同 . 铝 粉含 量 小 于 4% 时 , 药 床 的 D D T 敏感 性 几乎 没有 变 化 , 很难发 生 D D T 现 象 ; 铝 粉 含量 超 过 8% 时 , 药 床的 D D T 敏感 性 明显 增加 . ( 3) 除约 束 条件 、 铝 粉 含量 外 , 乳 化粉状 炸药 的 D D T 敏 感 性还 与 装 填 密度 、 药 径 等因素有 关 . 研究 表 明 : 装 填 密 度在 .0 78 一 0 . 87 沙耐 时 , 药 床容 易发 生 D D T 现象 , 药 床密度 大于 或小 于这 一 区 间 时 , D D T 的敏 感性 开 始 降低 ; 在 相 同密 度下 , 药 径 越 小 , 乳化粉状炸药 的 D D T 敏感性越 高 . 参 考 文 献 1 孙锦 山 . 含 能材 料 的燃 烧 转爆 轰研究 IJ] . 含 能材料 , 1 9 9 4 , 2 ( 3 ) : 12 2 B e m e e k e r R R , P r i e e D . B u rn i n g t o d e t o n at i o n t r a n s i ti o n i n Po r o u s b e d s o f a h i g h 一 e n e gr y Por P e l lan t [ J ] . C o m b u s - t i o n a n d F l a m e , 19 8 2 , 4 8 : 2 19 3 李建 军 , 汪 旭 光 . 乳 化 炸药 基质 点火 的 理论 研究 J[] . 矿冶 , 19 9 5 , 4 ( 3 ) : 1 4 B e nr e e k e r R R , P r i c e D . S tu d i e s i n th e t r a n s i ti o n fr o m d e - fl a g r a ti o n t o d e t o n a t i o n i n g ar n u lar e xP l o s i v e s ( l ) 【J ] · C o m b u s ti o n a n d F lam e , 19 7 4 , 2 2 : 1 1 1 5 周 颜煌 . 多孔 火 药填 充床 中燃烧 转爆 轰的模 拟 与分 析 [ J } . 爆 破器 材 , 19 9 2 ( l ) : 1 1 6 B e nr e e h e r R R , P r i c e D , e t c . D e if a gr at i o n t o d e t o n at i o n t r a n s i t i o n b e h a v i o r o f t e tyr l IA ] . P or e o f 6 th S y m P ( In t e )r o n D e t o n a t i o n 【C ] . W自s h i n gt o n , 1 9 7 8 . 4 2 6 7 T h i v e t R , G u y R . S t u d i s o n tr an s i t i o n for n d e fl a gr at i o n t o d e t o n a t i o n i n h ihg e x P l o s i v e s at v e yr s m a l l di am e t e sr [A ] . P r o e e e d i n g o f s th s y m P ( In t e r ) o n D e t o n at i o n [C ] . A u s atr - 1i a , 19 8 5 . 1 0 7 8 段 宝福 , 宋 锦泉 , 汪旭 光 . 炸药燃 烧 转爆 轰研究 现状 [J ] . 有 色金 属 , 2 0 0 3 ( l ) : 3 1 9 章 冠人 , 陈大 年 . 凝 聚炸 药起 爆 动力学 「M I . 北 京 : 国 防工 业 出版 社 , 1 9 1 下转第 2 83 页 105 9278 l 0 12

Vol.25 No.3 李庆利等：一种基于多项式插值改进的亚像素细分算法 ·283· 2吴晓波.应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测6吴晓波.图像测量系统中的误差分析及提高测量精 量的分辨力.仪器仪表学报，1996,7(2)：154 度的途径].光学精密工程，1999,5(I):133 3王建民.空间矩亚像素细分算法的研究[仍.光学技 7吴剑锋.一种图像边缘检测的新算法).福州大学 术，1999(4)：37 学报，2000,28(4)：26 4王建民.提高图像测量系统精度的细分算法的研究 8 Yu Jinzhang.Optimal selection of segmentation algor- [光学精密工程，1998,6(4)：45 ithms based on performance evaluation [J].Optical Eng, 5余新平.一种具有抗噪声干扰的图像边缘提取算法 2000,396):1450 的研究[J.电子技术应用，19991)：46 A Improved Subpixel Edge Detecting Algorithm Based on Polynomial Interpola- tion LI Oingli2,ZHANG Shaojun,Li Zhongfu",BAl Yinjiu,JIN Jian",GOU Zhongkut 1)Mechanical Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Tangshan College,Tangshan 063000,China ABSTRACT A improved subpixel edge detecting algorithm based on polynomial interpolation,masks and cal- culating formulae is introduced,the error cause of the operator is analyzed,and the error formula is derived.The al- gorithm uses direction masks based on classical Sobel masks in converting gray into gradient images and applies the polynomial interpolation to subpixel edge detecting at the gradient direction of edge on gradient images.Some examples are presented to demonstrate the effectiveness of the method. KEY WORDS subpixel;imaging measurement;accuracy;edge detection;image segmentation 6。e望e堂es望0望e望e理e业es望ee堂望望es亚8a望a望eee6a5 esPeATeoTesTes堂堂es2e望望s望0望as望e业 上接第198页 DDT Sensitivity of Powdery Emulsion Explosives DUAN Baofu WANG Xuguang,SONG Jinguan 1)Blasting Institute,Liaoning Technical University,Fuxing 123000,China 2)Beijing General Research Institute of Mining Metallurgy,Beijing 100044,China 3)Civil Environment Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The DDT sensitivity of powdery emulsion explosives(PEE)containing aluminum or not is inves- tigated.It is found that PEE can not self-keep burning and DDT occurs when the content of aluminum is less than 4%without external adequate and continuous heat energy.When the content of aluminum is higher than 8%,the burning of PEE hastens obviously and the DDT sensitivity increases largely.It is concluded that the DDT sensitivity of PEE is affected by many factors such as restriction,loading density,particle size,and the content of aluminum. KEY WORDS DDT;sensitivity;burning detonation

V d l 一 2 5 N 0 . 3 李庆利 等 : 一种 基 于多项 式插 值改进 的亚像 素细 分算 法 · 2 8 3 · 2 吴 晓波 . 应用 多项 式插 值 函 数提 高 面阵 C C D 尺寸 测 量 的分 辨力 [ J I . 仪 器仪表 学报 , 1 9 9 6 , 7 ( 2 ) : 15 4 3 王建 民 . 空 间矩 亚像素细分 算法 的研 究 J[ . 光学 技 术 , 1 9 9 9 ( 4 ) : 3 7 4 王建 民 . 提 高 图像测 量 系统精 度 的细分算 法 的研 究 [J] . 光 学精 密工 程 , 1 9 9 8 , 6 ( 4 ) : 4 5 5 佘新平 一种具 有抗 噪声 干扰 的 图像 边缘 提取 算法 的研究 1J[ . 电子技术 应用 , 19 9 9( l) : 46 6 吴 晓波 . 图像测 量 系统 中的误差分 析及 提 高测量 精 度 的途径 [J] . 光 学精密工 程 , 19 9 9 , 5 ( l ) : 1 33 7 吴 剑锋 . 一种 图像 边缘 检测 的新 算法 [J . 福 州大 学 学报 , 2 0 0 0 , 2 8 ( 4 ) : 2 6 8 uY Ji n z han g . O Pt im a l s e l e e t i o n o f s e g m e n t a t 1 o n a lg o r - i th m s b a s e d o n P e r of rm an e e e v a l u at i o n [J ] . O P ti e a l E n g , 2 0 0 0 , 3 9 ( 6 ) : 14 5 0 A Im P r o v e d S ub P i x e l E d g e D e t e e t i n g A lg o r i ht m B a s e d o n P o lyn o m i a l I n t e pr o l a - t i o n Ll Qi n g li l , , , , 乙从刁刃G hS ao, un , , , L i hZ o 声吸斥 l , , BA I 儿可i u Z) , 刀八厂 iaJ n ” , G O U hZ o 尸 glk u i , , l ) M e c han i e a l E n gi n e e r in g S e h o o l , U n i v e rs ity o f s e i e n e e an d eT e hn o l o gy B e ij ign , B e ij in g l 0 0 0 8 3 , C h i n a 2 ) 1初l g sh an C o ll e g e , T 田l g s h an 06 30 0 0 , C h ian A B S T R A C T A im P r o v e d s ub P i x e l e d g e d e t e c t ign a lg o ir t h m b a s e d o n P o l y n o m i a l int e rp o l at ion , m a s k s an d e a l - e ul iat n g fo n 刀 u l a e 1 5 intr o du e e d , ht e e r o r e au s e o f ht e o P e art o r 1 5 an a ly z e d , an d ht e e or r fo n 刀 u l a i s d e ir v e d . hT e a l - g o ir t hj m u s e s d ir e e t i o n m as k s b a s e d o n e l a s s i e a l S o b e l m a s k s i n e o vn e rt i n g gr a y int o gr ad i e nt im a g e s an d ap P li e s ht e P o lyn o m i a l i net pr o lat i o n t o s ub P i x e l e d g e d e t e e t i n g at ht e gr a di e in d i er e ti o n o f e dg e o n gr iad ent im a g e s . S o m e e x am P l e s ar e P r e s e nt e d t o d e m o n s t r a t e ht e e fe e t i v e n e s s o f ht e m e ht o d . K E Y W O R D S s ub P i x e l: im ag ign m e a s ur e m e nt : a e e ur a e y : e dg e d e t e e t i o n : im ag e s e g l l l e in at i o n 上 接 第 19 8 页 D D T S e n s it i v iyt o f P o w d e yr E m u l s i o n E x P l o s i v e s D UA N B a ofu , , , ), 恻刀 G泊心 u a心 ), S O N G iJ n仔u a n , , l ) B las tin g ih s t iut e , L iao n i n g eT e hn i e a l U n i v e rs i ty, F u x in g 12 3 0 0 0 , C h in a 2 ) B e ij i n g G en aer j R e s e acr h I n s tiot t e o f M i n ign & M咖11 u 电y , B e ij ing 1 00 0 4 4 , C h in a 3 ) C i v il & E n v ir o n r n en t E n g i n e e ir n g S e h o o l , U n iv e rs ity o f s e i e n e e an d eT e hn o l o gy B e ij i n g , B e ij i n g l 00 0 83 , C h in a A B S T R A C T hT e D D T s e n s it i v ity o f P o w d e ry e m u l s i o n e xP l o s i v e s (P E E ) e o n t a l n l n g a l山rn in um o r n o t i s i n v e s - t i g at e d . h 1 5 of un d ht at P E E e an n ot s e l -f k e e P b urn ign an d D D T o e e ur s hw e n ht e e o in e in o f a l um l n 切m 1 5 l e s s ht an 4% w it h o ut e xte rn a l a d e q u a t e an d e o nt inu o u s h e at e n e gr y . 丫Vh e n ht e c o in e in o f a l um i n 切rn 1 5 h igh e r ht an s % , het b帅i n g o f P E E h as t e n s o Vb i o u s ly an d ht e D D T s e n s iti v i yt i n e r e a s e s l agr e l y . It i s e o n c ldu e d th at ht e D D T s e n s it i v iyt o f P E E 1 5 a fe e t e d b y m a n y af e t o r s s u e h a s r e s t ir e t i o n , l o a d ign d e n s i yt, Part i c l e s i z e , an d ht e e o in e nt o f al um i n um . K E Y W O R D S D D ;T s e n s iit v i yt : b哪i n g d e t o n at i o n