组合烟花类烟花爆竹燃放性能缺陷分析.doc

组合烟花类烟花爆竹燃放性能缺陷分析 1 组合烟花类燃放性能缺陷分析的目的和意义 烟花爆竹在我国已有1400多年的历史，是中华民俗的重要组成部分，作为悠久传统的文化载体，象征着喜庆、吉祥、美好和幸福。长期以来，每逢重大节假日和重要活动，人们都会燃放烟花爆竹来衬托气氛，抒发感情，随着人们生活水平的不断提高，社会各界对烟花爆竹的需求量越来越大。组合烟花类属于烟花爆竹的重要门类，因为其花样繁多，样式多样，一直深受人们的喜爱。 然而，烟花爆竹同爆破器材、黑火药、民用信号弹等一样，均属于民用爆炸物品。每逢春节烟花爆竹的燃放事故总会成为社会广泛关注的话题。以下是2007年北京市春节燃放烟花爆竹的一个事故统计。 （1）火情。除夕夜全市因燃放烟花爆竹引发的火情114起，比去年下降19起，但仍然次数较高。 （2）伤情。2007年除夕夜共有125人受伤，其中五环内74人，五环外51人，包括3人重伤。另有，1人因违规燃放导致死亡和1人被摘除眼球。 2007年春节期间北京地区因燃放烟花爆竹致伤及救治状况：除夕零时至正月初七11时，全市因燃放烟花爆竹致伤共663人。其中，五环路内因燃放烟花爆竹致伤426人，与2006年同期相比增14.62%；五环路外因燃放烟花爆竹致伤281人（含外埠燃放烟花爆竹致伤就诊44人），与2006年同期相比有所降低[1]。 这些由烟花爆竹引起的事故固然有一些人为因素，但是对于烟花爆竹的危险特性的忽视和不了解以及对烟花爆竹安全性的不充分考虑显然是引发这些事故的最主要原因。因此本文对烟花爆竹安全性的分析工作具有重要的现实意义，对实现烟花爆竹产品在设计、生产环节实现本质化安全具有参考价值。 2 组合烟花类烟花爆竹燃放性能缺陷分析 2.1组合烟花的主要燃放性能缺陷 根据对北京消费市场调研和烟花爆竹检验结果的分析，组合烟花的主要燃放性能缺陷见表2-1。 表2-1 进京烟花爆竹燃放性能缺陷 产品类别 缺陷名称 缺陷类别 组合烟花 倒筒、低炸、火险、炸筒、急炸、散筒、冲底 烧成率不合格、断火 烧成率不合格、断火 a1 b2 b2 表2-1中，a1：不可修复的致命缺陷；b2：涉及质量性能的重缺陷[2]。 其中倒筒、低炸和火险最为常见，危害也最大，易引起恶性危害。 2.2组合烟花燃放性能缺陷分析 本节选取组合烟花类最为常见并且危害最大的三种缺陷（倒筒、低炸和火险）进行分析。 2.2.1倒筒 倒筒，即立于地面燃放的产品，在燃放过程中倒在地面，且仍有色火向外喷射的现象。倒筒现象一般出现在组合烟花类的燃放过程中，其危害比较大，容易造成火灾、烧伤等。 根据国家标准在静态时组合烟花满足以下两点即被视为不会发生倒筒： 1） 主体高度不能大于底面对角线长度（直径）最小值的两倍； 2） 样品直立放置在用硬木板制成的与水平面夹角成12°的斜面上，产品应不倾倒。再将样品旋转任意角度，产品应不倾倒[3]。 但是，在实际中即使能满足以上要求的产品，仍有发生倒筒的现象。 图2-1 某组合烟花类产品外观图 现以某28发的组合烟花类产品为例进行分析，图2-1为该产品的外观图，图2-2a为其结构图，图2-2b为其单个发射筒的剖视图。 现对其烟花效果部件飞出炮筒时的速度进行计算。 a) 产品结构尺寸图 b) 单个发射筒剖视图 图2-2 某组合烟花类产品结构图 （1）建立计算模型及相关计算数据 为了要计算出烟花部件离开发射筒时的速度、动能等相关量，对发射过程作如下假设： 1） 发射药为标准黑火药； 2） 不考虑黑火药的点燃过程，假设点火瞬时完成； 3） 黑火药燃烧所释放的能量完全用以烟花效果部件的发射； 4） 火药力、弹形常数、绝热指数等在整个过程中均保持不变； 5） 发射筒的强度足够大，在发射过程中不会被破坏。 以图2-1所示产品为例进行计算，表2-2和表2-3为该产品烟花效果部件和发射筒的相关参数。 表2-2 烟花效果部件的相关参数 直径D/mm 质量P/ 截面积S/mm2 断面密度/ 22 10 3800 0.00226 表2-3 表发射筒的相关参数 发射筒内径a /mm 发射筒高度L /mm 发射筒截面积S1 /mm2 发射筒容积C /mm3 发射药质量ω /g 药室内容积C’ /mm3 24 260 452 117600 3 1809 （2）烟花效果部件出口速度的计算 烟花效果部件与发射筒截面积之比为 =0.84 （2-1） 根据内弹道[4]、外弹道理论[5]，有 （2-2） 式中，为假想烟花效果部件质量；为内弹道系数，这里取其为1。