火工品第三章 延期药和延期元件(王茜).ppt

3 延期药和延期元件3.1 概述 o弹药中完成定时作用:如钟表机构、电子线路、化学腐蚀和延期燃烧等 性能项项目结结构精度价格钟表机构复杂高高电子线路复杂高高化学腐蚀延期燃烧简单较低低1国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件技术要求：o1.延期时间要精确o2.较好的火焰感度o3.作用可靠o4.足够的机械强度延期药有气体延期药通气式延期元件无气体延期药密闭式延期元件2国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.2 有气体延期药-黑火药3.2.1 成分及主要性能o1.成分o黑药一般是由硝酸钾，木炭和硫三元混合而成 几种黑药的配比百分数种类 硝酸钾 木炭 硫军用一般黑药 75 15 10导火索芯药 78 12 10普通引信用黑药 7375 17.514.5 9.510.53国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件2.主要性能o外观 ：灰黑色到黑色o感度：火焰感度很高，易点燃爆发点：290310机械感度和摩擦感度也较大，受到强烈的冲击和摩擦即可发火或爆炸50%爆炸的冲击感度为84kgcm；将它放在两个木板间摩擦就可能发火 4国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o爆温：约为2100。

o黑药的燃烧：黑药易点燃，反应热大，点火能力强，传火及燃烧速度快密度大时，能有均匀的逐层燃烧如按硝酸钾：木炭：硫=75：15：10作为零氧平衡计算，则黑药化学反应方程式为：o2KNO3+S+3CK2S+3CO2+N25国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.2.2 黑药的用途 o用作延期药的是小粒黑药，o用于炮弹发射药的是大粒黑药o粉状黑药是三元混合物，未经过热压处理，一般用于制造导火索 6国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.2.3 影响黑药燃速的因素o1.原料的影响 三组分原料中对燃速影响最大的是木炭 o2.成分配比的影响 目前采用的成分配比，可以在11.5%之间变动7国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件黑药的配比对燃速的影响（一） 8国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件 黑药配比对燃速的影响（二）1g硫燃烧放出的2.72kJ的热，1g木炭燃烧放出11.62kJ的热9国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o3.水份的影响 水份有两种作用，一是水份在燃烧时汽化吸热，使燃速降低；二是水份参加化学物理反应使燃速增加。

o4.装填条件对延期药燃烧速度的影响 黑药药粒的真密度一般为1.61.95gcm-3，密度小时易点火且燃速大，可相差1020倍 延期药管和药盘的材料及尺寸：一般来说管径小，材料的传热系数大，会使燃速降低10国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o5.外界条件对延期药燃速的影响 温度的影响，常用下列经验公式计算： u/u=0.0005t 式中 u温度t时的燃速； u速度增量； t温度增量 环境（或大气）压力的影响:压力增大燃速增大， 压力降低燃速就降低 11国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.1 延期药的原材料选择 o1.氧化剂的选择 熔点：熔点低 燃烧速度大 含氧量：有效含氧量多 分解热：分解时需要热量少或放热的氧化剂 （对同一可燃物而言） 分解生成物的熔点和沸点：为了避免外界条件的变化而影响其燃速，要求分解生成物是难挥发的物质 吸湿性：吸湿性大的氧化剂不能用3.3 微气体延期药12国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件常用的氧化剂：氯酸盐和过氯酸盐：KClO3、KClO4等铬酸盐和重铬酸盐：BaCrO4、PbCrO4、K2CrO4、 BaCr2O7等高锰酸盐：KMnO4硝酸盐：KNO3、Ba(NO3)2等BaO2、MnO2、PbO2、Pb3O4、Fe2O3、CaO等氧化物和过氧化物：13国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件2.可燃物的选择化学活性：化学活性高，燃烧速度也大。

燃烧热：燃烧热大的可燃物燃速大燃烧生成物：可燃物燃烧的生成物在燃烧温度下为凝聚状态 可燃物的粉碎程度:粒子越小，比表面越大，燃烧反应速度就越快，而且时间精度越高 14国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件常用的可燃物：金属可燃物：Mg（快）、Al、Mn(中)、Zr(快)、Sb(慢)、Zn、W(慢)等非金属可燃物：Si(中)、S、Se、B(快)、Te等硫化物：Sb2S3、Sb2S5等合金：Fe-Si、Zr-Ni(中)、Ca-Si、Ce-Mg等15国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件粘合剂及其它附加物的选择常用的粘合剂：硝化棉、虫胶、松香、亚麻油、硫、酚醛树脂、聚硫橡胶、氯丁橡胶、聚乙二醇、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸丁酯、有机多硫化物等燃速调整剂：石墨、铜、硅藻土和氟化钙16国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.2 延期药的组成1.成分根据燃速来选择2.配比 所谓氧平衡是指延期药中可燃物完全燃烧时所需要氧化剂的氧量有多余或不足的情况17国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件例：强耐水药601#Pb3O4 72%Zr 28%反应方程为：2Zr+Pb3O42ZrO2+3PbX-锆分子量=92.1，Y- Pb3O4分子量=686，则锆含量百分数：18国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o一般原料锆中活性锆的含量规格为6981%，则28g锆中活性锆的含量为： 2869%=18.32（g） 2881%=22.68（g）， 即锆的含量为18.3222.68go实验时选定的配比的实验点是围绕着零氧平衡进行的，测定不同配比时，药剂的燃速，得到配比和燃速的曲线。

在使用时常选用曲线的最大点，即曲线斜率最小处作为延期药的配方 19国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.3 微气体延期药燃烧机理及影响燃速的因素o3.3.3.1 延期药的燃烧机理 固-固相的反应，反应时氧从固体氧化剂扩散到可燃物中，或可燃物扩散到氧化剂中 预点火反应：固-固相反应 以BaO2和Fe为例,著名的U型管试验20国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.3.2 延期药燃烧速度是药柱的未燃区，是反应区，是已燃区AB是燃烧面，Tr-室温，Ti-药柱的发火点，Tb-燃烧后的温度21国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o根据热力学定律，热量由高温向低温流动，而流速为dg, dg=dQ/dt式中： dQ1：从反应区向预热区流动的热量 ： 传热系数 dt： 时间22国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件21dQdQ= 则 rl-=-dsTTCdtLTTriib)(1 （ 2） )()(1riibTTLCTTVdtds-=rl （ 3） 从反应区流出的热量用于将药剂从Tr加热到Ti，设dQ2为此加热所需的热量：23国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件图 3.4.3.2 药柱的扩散燃烧模型边界条件：反应前：t0， r0 反应后：t，rr0r0dr24国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件25国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.3.3影响燃烧速度的因素o1.原料 ：可燃物的活性，氧化剂的分解温度，o 粘合剂，水分，CaF2o2.原料粒度:细度增大，燃速快，精度好o3.装药直径：直径减小，径向热损失大，燃速小o4.管壳材料及厚度 ：热损失o5.装药密度o6.环境条件26国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件图3.5.2.1压药药量与燃烧时间的关系27国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.4 设计和研制延期药应该注意的问题1.产品要求2.作用时间的调整 3.原料的选择 4.环境条件适应性5.原料配比的确定 28国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件应满足以下技术要求：o(1)燃烧时间要准确o(2)射击时中途不熄灭o(3)良好的物理和化学安定性o(4)具有较小的机械感度和一定的强度 o(5)工艺要求29国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.3.5 常见延期药简介 o国外:有硅系、硼系、镁系、钨系、铬系、钼系、锆系、锰系、硒-锑等延期药。

o硅系：硅/(PbO2、Pb3O4、PbCrO4) ，用于毫秒级延期雷管o硼系：短延期药剂，25100ms，用于短延期雷管o钨系：高秒量延期药30国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o国内：常用的有钨系、硅系和硼系钨系常用作高秒量长延期药；硅系多用作毫秒延期药；硼系短延期军用较多o近年来国外对有机组分作延期药也有一些研究延期-点火药是梯恩梯的金属盐类的混合物这类药剂与硼-铅丹比较，静电感度更低，并有良好的贮存稳定性此外，还有三硝基间苯二酚钡、硝基萘与碳的混合药剂等 31国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件o 硅系延期药主要含有硅和四氧化三铅，是一种常用的、性能较好的、无气体的毫秒延期药，也可用作点火药硅系延期药的缺点：机械和静电感应较高，在生产中安全问题应特别注意o 硼系延期药大致可分为BPb3O4、BCuO和BBaCrO4三类32国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件(1) BPb3O4延期药B Pb3O4的点火感度较高，B含量大于5时可为导爆管直接点燃，其燃速在4.745 mms-1之间，适用于25200ms的延期范围，误差大约为10。

33国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件(2) BCuO延期药 BCuO延期药的点火感度高，类似BPb3O4延期药，而燃速稍慢，适用于100500ms的延期范围BCuO延期药的燃速随B含量的增加而增加，其范围是1448 mms-1 34国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件(3) BBaCrO4延期药 BBaCrO4延期药的点火感度较差，需要加入点火药才能被点燃，其燃速较慢，主要作为秒延期药BBaCrO4延期药的燃速在518mms-1之间，硼含量的变化影响BBaCrO4延期药的燃速 35国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件(4)其它硼系延期药o 法国专利公布的电雷管延期药配方是硼粉，四氧化三铅，铜粉为6904o美国用于双方向延期接头处的延期药配方是硼粉/四氧化三铅硅为1.5/7028.5 o钨延期药是一种燃速很慢的延期药，它需要用锆点火药来点燃钨系延期药的优点是低温燃烧性能较好，在一60一70时不易熄灭但是，钨系延期药燃速随环境温度的变化较大 36国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.4 延期元件简介 延期保险螺结构示意图3.4.1 保险药柱37国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.4.2 短延期药柱 甲-1引信的自调延期机构 1-延期管座 2-网垫 3-延期药 4-惯性片 5-延期药管38国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件3.4.3 时间药盘 延期时间机构示意图1-定位销 2-点火药 3-药盘 4-基本延期药39国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件课后思考题：o水分如何影响黑火药的性能？o试分析选择微气体延期药成分的依据，并且举例说明如何设计延期药配方。

o画图并说明短延期药柱的作用过程o分析并说明影响延期药燃速的因素40国防科技学院 火工品设计原理 第三章 延期要和延期元件。