CN101713623B - 具有装药高度最佳结构的微型雷管 - Google Patents

Abstract

一种具有装药高度最佳结构的微型雷管，包括起爆药(1)、猛炸药(2)、管壳(3)，装药直径为0.5～2mm，总装药高度为2～5mm，各层装药高度选择对应输出威力最大，对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比为0.6～2，输出威力最大是指输出爆压对应95％～100％最大爆压值范围。其中，对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比的范围是通过以下方法得到的：在固定雷管装药直径0.5～2mm、装药总高度2～5mm条件下，通过改变起爆药和猛炸药的高度比装药结构，制成有不同高度比的雷管样品，用锰铜压力计法测试雷管输出爆压，评定装药高度比与输出爆压的关系，从而得到在一段起爆药和猛炸药高度比0.6～2范围内，微型雷管的输出威力达到最大。本发明给出了微型雷管最佳装药高度比的范围，避免出现因装药高度设计不合理而导致微型传爆序列作用不可靠的现象。

Description

具有装药高度最佳结构的微型雷管

所属技术领域

本发明涉及一种具有装药高度最佳结构的微型雷管，特别是最适合于微型雷管的装药品种和通过调整装药高度比的方法来达到输出威力最大的装药结构。

背景技术

微型雷管主要用于MEMS引信或微型引信的微型传爆序列的起爆用途。微型雷管由于直径小、装药高度小，在爆轰能量传递时存在显著的径向能量损失、起爆过程爆轰成长不完全等尺寸效应，使雷管输出威力受到雷管装药高度的严重影响。因此，雷管装药高度设计的合理性对雷管可靠起爆下一级装药极其重要。MEMS引信技术发展是以减小系统体积为主要目标。减小体积的主要思路是减小隔爆机构的尺寸，同时也希望雷管输出威力要尽可能小，一般是通过减小雷管装药直径和装药高度来实现。

微型雷管通常是指直径小于2.5mm的雷管。通过实验证明，炸药直径在小于3mm时，炸药的爆速或爆压随装药直径减小会显著下降，特别是在炸药直径小于1mm以下时下降更加显著。

雷管装药设计为多层装药结构，一般均有起爆药、猛炸药装药。其中起爆药实现输入指令能量发火、燃烧转爆轰、起爆猛炸药的功能；猛炸药实现爆轰能量放大、起爆下一级炸药装药的功能。为了完成这些功能，均存在一段合理的、最佳的装药高度，以及起爆药和猛炸药的装药高度比结构。在进行雷管装药高度设计时，存在极限起爆药量、有效药量参数设计。当起爆药量小于极限起爆药量时则不能可靠起爆猛炸药，猛炸药的爆轰成长期也越长；当猛炸药量小于有效药量时其威力随药量减少而显著下降，将造成对下一级装药传爆可靠性下降。因此，微型雷管设计需要确定起爆药和猛炸药装药高度比结构。

以前的雷管输出威力评定是采用铅板炸孔法、钢凹鉴定块法进行。因这些方法测试灵敏度较差，无法用于评定直径小于2mm的微能雷管的输出威力随装药高度、装药密度等因素变化的结果，因此以往的装药高度比结构设计只能是粗略的，甚至是不准确的。

发明内容

为了增大微型雷管的输出威力，本发明在对几种高威力猛炸药输出爆压性能测试的基础上，提出一段起爆药和猛炸药装药高度比范围，只需要在这一段小范围的高度比进行验证试验，既可很快得到微型雷管的最佳装药高度结构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有装药高度最佳结构的微型雷管，它包括起爆药(1)、猛炸药(2)、管壳(3)，装药直径为0.5～2mm，总装药高度为2～5mm，各层装药高度选择对应输出威力最大，对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比为0.6～2，输出威力最大是指输出爆压对应95％～100％最大爆压值范围。

装药直径优选为0.6-1.2mm，总装药高度优选为2.5～3.5mm。

起爆药为燃烧转爆轰快、爆轰成长距离短的叠氮化铅；猛炸药为冲击波感度好、爆速高、爆压高的炸药，包括CL-20、HMX、RDX或PETN。

叠氮化铅包括羧甲基纤维素叠氮化铅、聚乙烯醇叠氮化铅、糊精叠氮化铅或粉末结晶叠氮化铅。

起爆药优选为羧甲基纤维素叠氮化铅，猛炸药优选为CL-20。

对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比的范围是通过以下方法得到的：在固定雷管装药直径0.5～2mm、装药总高度2～5mm条件下，通过改变起爆药和猛炸药的高度比装药结构，制成有不同高度比的雷管样品，用锰铜压力计法测试雷管输出爆压，评定装药高度比与输出爆压的关系，从而得到在一段起爆药和猛炸药高度比0.6～2范围内，微型雷管的输出威力达到最大。

本发明的有益效果是给出了微型雷管最佳装药高度比的范围，避免出现因装药高度设计不合理而导致微型传爆序列作用不可靠的现象。本发明通过锰铜压力计法评定雷管输出威力，使得输出威力的测定更加精确、起爆效果更加可信。通过装药高度比装药结构与输出爆压关系的测定，使得雷管装药量和装药高度设计更加准确，可信度更高。选择本发明的最佳装药高度比，既可保证雷管装药高度设计的合理性，又可使MEMS引信传爆序列作用更加可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是有两层装药的微型雷管结构示意图。当输入火焰时，引燃起爆药(1)，起爆药1快速实现燃烧转爆轰，引爆雷管中的猛炸药(2)。

图2是有不同管壳结构的微型雷管结构示意图。

图3是MEMS引信传爆序列的结构示意图。

图中1.起爆药，2.猛炸药，3.管壳，4.微型发火芯片，5.微型雷管，6.可滑动片形传爆药，7.导爆管，8.传爆管。

具体实施方式

图1所示的实施例中，第一层为起爆药，如羧甲基纤维素叠氮化铅，也包括其它叠氮化铅系列，如聚乙烯醇叠氮化铅、糊精叠氮化铅或粉末结晶叠氮化铅；第二层为猛炸药，如CL-20，也包括HMX、RDX或PETN。装药方式包括粉末药剂压装或先压成药柱再推入管壳。起爆药接受发火芯片的火焰，实现燃烧转爆轰，引爆猛炸药；猛炸药实现爆轰能量放大，起爆下一级装药；管壳盛装各层装药，与引信结构装配紧固，起到密封、紧固药剂和减少微尺寸装药爆轰能量侧向损失的作用。

图2所示的实施例中，(a)为有两层装药结构的无底管壳微型雷管，(b)为有两层装药结构的有底管壳微型雷管。小直径无底管壳便于制造，也便于装药直径的小型化，输出能量形式主要为爆轰产物和冲击波。小直径有底管壳制造难度较大，装药结构能承受轴向过载大，输出能量形式除了爆轰产物和冲击波以外，还有管壳破片，更有利于间隙传爆。

以粉末药剂压装方式装药为例，采用无底不锈钢管壳、装药直径0.9mm、装药总高度3mm、对应最佳装药高度比的情况下，所测试的最大输出爆压为，CL-20为11GPa，HMX为10.2GPa，RDX、PETN为9.5GPa。这些装药均能可靠起爆直径2mm的JO-9C传爆药柱。

图3所示的实施例中，是一个微型传爆序列，包括微型发火芯片、微型雷管、片形传爆药、导爆管、传爆管。微型发火芯片接受引信发火指令，实现电启动指令到火焰的能量转换；微型雷管接受发火芯片的火焰，实现燃烧转爆轰的能量转换；片形传爆药接受雷管爆轰能量，引爆导爆管，实现爆轰的能量传递；导爆管接受片形传爆药爆轰能量，实现爆轰的能量放大，引爆传爆管；传爆管接受导爆管爆轰能量，进一步放大爆轰能量，引爆主装药。

微型雷管是微型传爆序列实现燃烧转爆轰的关键部件，其装药高度受到引信隔爆机构尺寸限制，装药尺寸小，为多层装药结构，合理地设计起爆药和猛炸药装药高度比结构，是微型雷管装药输出威力设计的重要因素。本发明提出的根据爆压测试结果评定的最佳装药高度结构，是一种优化了各层装药高度的装药结构，最大限度地提高了微型雷管的输出威力。

Claims (7)

1.一种具有装药高度最佳结构的微型雷管，它包括起爆药(1)、猛炸药(2)、管壳(3)，其特征是：装药直径为0.5～0.9mm，总装药高度为2～3mm，各层装药高度选择对应输出威力最大，对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比为0.6～2，输出威力最大是指输出爆压达到95％～100％的最大爆压值，其中，对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比的范围是通过以下方法得到的：在固定雷管装药直径0.5～0.9mm、装药总高度2～3mm条件下，通过改变起爆药和猛炸药的高度比装药结构，制成有不同高度比的雷管样品，用锰铜压力计法测试雷管输出爆压，评定装药高度比与输出爆压的关系，从而得到在一段起爆药和猛炸药高度比0.6～2范围内，微型雷管的输出威力达到最大。

2.根据权利要求1所述的具有装药高度最佳结构的微型雷管，其特征是：装药直径为0.6-0.9mm，总装药高度为2.5～3mm。

3.根据权利要求2所述的具有装药高度最佳结构的微型雷管，其特征是：对应输出威力最大的起爆药和猛炸药的装药高度比为0.8～1.6。

4.根据权利要求1所述的具有装药高度最佳结构的微型雷管，其特征是：装药直径0.9mm、总装药高度3mm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的具有装药高度最佳结构的微型雷管，其特征是：起爆药为燃烧转爆轰快、爆轰成长距离短的叠氮化铅，猛炸药为冲击波感度好、爆速高、爆压高的炸药，包括CL-20、HMX、RDX或PETN。

6.根据权利要求5所述的具有装药高度最佳结构的微型雷管，叠氮化铅包括羧甲基纤维素叠氮化铅、聚乙烯醇叠氮化铅、糊精叠氮化铅或粉末结晶叠氮化铅。

7.根据权利要求1至4任一项所述的具有装药高度最佳结构的微型雷管，其特征是：起爆药为羧甲基纤维素叠氮化铅，猛炸药为CL-20。

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