CN101825419A

CN101825419A - 多级变截面激发装置及应用该装置的雷管

Info

Publication number: CN101825419A
Application number: CN 201010151709
Authority: CN
Inventors: 沈兆武; 马宏昊
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: CN101825419B

Abstract

本发明涉及雷管激发装置及无起爆药雷管。激发装置至少有一个安装微量炸药的内帽，它是变截面圆筒体结构，筒体外径和内孔均为上大下小阶梯形，上筒体内孔径大于下筒体的外径。雷管壳体内孔为上大下小的阶梯孔，激发装置的上筒体外圆面与雷管壳体大内孔紧密配合，下筒体直径小于雷管壳体的小内孔直径，每个下筒体内安装炸药；瞬发电雷管和非电雷管的最上面一个上筒体内孔置空；延期电雷管和非电雷管的最上面一个上筒体内孔与延期体外径紧密配合。本激发装置定位准确、组装简便，可快速将单个变截面激发装置组装成为多级变截面激发装置；将本激发装置用于雷管中，能量多次放大，起爆能力强，能起爆较钝感、难以起爆的耐高温炸药，满足各种恶劣环境下的使用要求。

Description

多级变截面激发装置及应用该装置的雷管

技术领域

本发明涉及雷管激发装置及无起爆药雷管。

背景技术

飞片雷管是一种无起爆药雷管，它在起爆过程中不使用起爆药，而是在雷管内部设置一安装有微量炸药的内帽作为初始激发装置，起爆过程是：先引燃内帽中的微量炸药，利用该初始激发装置内炸药产生的高温高压气体，使内帽底部破裂，形成高速(600m/s)运动的飞片，飞片撞击雷管底部低密度炸药，形成众多热点引爆整个雷管装药。经过20多年的努力，第一代飞片雷管(CN1032234)，已逐步完善并推广使用，实现了大规模自动化生产。第一代飞片雷管从根本上解决了传统起爆药雷管生产使用中的安全问题和环境污染问题，取得了很好的经济效益和社会效益。

由于第一代飞片式雷管初始激发能量的限制，只能起爆如黑索今(RDX)或太安(PETN)等低爆炸威力药剂，不能起爆奥克托金(HMX)、六硝基茋(HNS)等爆炸威力高、较钝感、难以起爆的耐高温炸药。(炸药钝感度指标：黑索今的5秒爆发点约为230℃，太安5秒爆发点约为225℃；奥克托金5秒爆发点为327℃，六硝基茋5秒爆发点大于350℃)。而且，第一代飞片式雷管在高温高压和高速撞击等恶劣环境下还不能满足使用要求。也就是说，第一代飞片雷管仍有以下问题需要解决：更钝感炸药起爆可靠性、军用雷管高速撞击与高过载要求、油气井高温高压环境中使用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种多级变截面的激发装置及应用该装置的无起爆药雷管，以满足更恶劣环境下的使用要求。

本发明的技术方案如下：

本发明的多级变截面的激发装置，包括有安装微量炸药的内帽，该内帽上端开口，下端封闭，在其内腔孔中安装微量炸药，其特征在于，至少有一个安装微量炸药的内帽，该内帽是变截面圆筒体结构，其筒体外径和内腔孔均为上大下小的阶梯形，其上筒体外径与所用雷管壳体内孔径尺寸为紧密配合；其上筒体内孔径大于下筒体的外径。

本发明的多级变截面的激发装置，当使用两个或两个以上变截面内帽组合时，每个变截面内帽的下筒体内孔中安装炸药，上一个变截面内帽的下筒体套装在下一个变截面筒体的上筒体内孔中，轴向叠加成整体。

本发明的多级变截面的激发装置，所述安装在筒体内腔孔中的微量炸药是常规炸药或其他炸药，如RDX、HMX、TNT、PETN等炸药中的一种或两种或两种以上混合炸药，其内帽由金属材料，如铁、铜、铝、锡、铅，或非金属材料，如塑料、固化材料、碳材料、纤维材料，或复合材料等制成。

使用本发明的多级变截面的激发装置的雷管，包括瞬发电雷管、瞬发非电雷管，延期电雷管、延期非电雷管，其特征在于，所述雷管壳体内孔为上大下小的阶梯孔，变截面激发装置的上筒体外圆面与雷管壳体大内孔紧密配合，变截面激发装置的下筒体直径小于雷管壳体的小内孔直径，每个变截面内帽的下筒体内安装炸药(四次药)；对于瞬发电雷管和瞬发非电雷管，最上面一个变截面内帽的上筒体内孔置空；对于延期电雷管和延期非电雷管，最上面一个变截面内帽的上筒体内孔与延期体外径紧密配合。

本发明的多级变截面的激发装置的雷管的作用原理是：点火元件在外界能量作用下，提供初始激发能。对于延期雷管，雷管内最上面的变截面内帽上筒体内置有延期体，起爆时延期体中的延期药首先被引燃，经过一定的延期时间后，延期体下端部的延期药被点燃并喷火，点燃第四次装药，产生高温高压气体。在自封闭激发体系内，上部和侧面均为强约束体，内帽下筒体下端面为弱约束体，高温高压气体必然从下部突破，迫使其底部材料形成飞片，速度达到600m/s左右。在飞片和四次药的作用下，雷管中低密度装药被快速绝热压缩，形成众多热点并被引爆，产生足够的能量引爆中密度装药，继续引爆高密度装药，达到最大爆炸能量的输出，起爆外部炸药，达到雷管使用的最终目的。对于瞬发雷管，雷管内最上面的变截面内帽上筒体内无延期体，导爆管或点火药头的激发能量被直接传递给四次药。

本发明的多级变截面的激发装置，具有定位准确、组装简便的特点，可快速将单个变截面激发装置组装成为多级变截面激发装置；将本发明的多级变截面的激发装置用于雷管中，实现了能量多次放大，起爆能力强，能起爆较钝感、难以起爆的药剂，满足高温高压和高速撞击等各种恶劣环境下的使用要求，克服了第一代飞片雷管存在问题。而且，由于筒体外圆面是变截面的，能方便地保证与雷管配合过程中的定位准确无误，使雷管生产过程中工艺简化，有利于全自动化生产。

以下通过附图和实施例做进一步说明。

附图说明

图1是本发明所述一级变截面飞片式激发装置的结构示意图。

图2是装有一级变截面飞片式激发装置的延期电雷管实施例结构示意图。

图3是本发明所述二级变截面飞片式激发装置的结构示意图。

图4是具有二级变截面飞片式激发装置的延期非电雷管实施例结构示意图。

图5是本发明所述多级变截面飞片式激发装置的结构示意图。

图6是组装有四级变截面飞片式激发装置延期非电雷管实施例结构示意图。

具体实施方式

实施例1一级变截面飞片式激发装置及应用该装置的雷管

参见图1，变截面飞片式激发装置的变截面内帽分为上、下两部分。上筒体1外直径大于下筒体2的外直径。下筒体2的内孔用来安装四次药3。如果将本激发装置的上筒体外直径套装到雷管壳体内孔中，使两者紧密配合，即构成了具有一级变截面激发装置的瞬发雷管。

图2是具有一级变截面飞片式激发装置的延期电雷管的实施例。雷管壳体4长度为90mm。雷管壳体内腔下部有三次装药层。图中的虚线表示其分界位置，最下面的是第一次装药层，炸药是太安(PETN)、黑索今(RDX)、奥克托金(HMX)，或者其它猛炸药，或是几种炸药和粘合剂的混合体，是雷管爆炸能量输出的主药剂，装药量为0.3～0.6g，压药密度为1.6～1.7g/cm³；第二次装药的炸药同第一层，装药量为0.3～0.4g，压药密度为1.0～1.4g/cm³；第三次装药是散装药层，炸药同第一层，装药量为0.3～0.4g，压药密度为0.7～1.0g/cm³。作为变截面飞片式激发装置的下筒体2伸入到第三次装药中。雷管壳体内孔为上大下小的阶梯孔，变截面激发装置的上筒体1外圆面与雷管壳体的大内孔紧密配合，由于大小内孔间有阶梯，所以安装变截面激发装置的上筒体时能在此自然定位。下筒体2的内孔中安装有四次药3，四次药为奥克托金，散装，装药量0.05～0.10g，压药密度为0.7～1.0g/cm³。在上筒体内孔中安装有延期体5。点火药头与封口塞组成的药头结构6与雷管管壳卡口配合，形成雷管成品。起爆电流通过电雷管脚线7传递到药头结构6。变截面内帽上筒体1与延期体5、雷管外壳4在靠近三元件交汇处腰卡一次，构成雷管自封闭激发系统。

对本实施例雷管做起爆试验：当起爆电流通过脚线点燃引火药头后，燃烧的药头引燃延期体5中心的延期药。延期药的燃烧时间即为雷管的延期时间。本实施例中使用的延期体延期药配方为2段，延期时间30ms。延期药燃烧至延期体5底端时会向外发火并引燃四次药3。由于内帽在上筒体1处与管壳通过腰卡固连，四次药3处于封闭结构内，与四次药3径向的管壳壳体和内帽壁的强度相比，内帽底部更容易被四次药3燃烧产生的压力所破坏。内帽底部在高压作用下发生脱离并形成高速飞片，飞片速度约600m/s。高速运动的飞片冲击起爆三次散装药，实现了三次装药的起爆。

本试验表明，将变截面飞片式激发装置安装到雷管中具有快速方便、定位准确、起爆可靠的特点。

实施例2二级变截面飞片式激发装置及应用该装置的雷管

参见图3，二级变截面飞片式激发装置由两个变截面内帽轴向叠加组合而成。上面内帽的下筒体9和下面内帽的下筒体11内均装有四次药。上面内帽的下筒体9插入下面内帽的上筒体10之中，下筒体9的底边与上筒体10的台阶配合。上面内帽的上筒体8内安置延期体5。将该二级变截面飞片式激发装置装配到雷管管壳内，即构成了具有二级变截面激发装置的延期雷管。

图4是具有二级变截面飞片式激发装置的非电延期雷管的实施例。雷管壳体4长度为90mm。雷管壳体内腔下部有三次装药层，该三次装药层与图2中延期电雷管的三次装药层相同。二级激发装置下面内帽的下筒体11伸入到第三次装药中。雷管壳体内孔为上大下小的阶梯孔，二级激发装置下面内帽的上筒体10的外圆面与雷管壳体的大内孔紧密配合，由于大小内孔间有阶梯，所以安装二级激发装置时能在此自然定位。上面内帽的下筒体9与下面内帽的下筒体11内均装有四次药，四次药为奥克托金，散装，装药量0.05～0.10g，压药密度为0.7～1.0g/cm³。延期体5安装在上面内帽上筒体8中。二级激发装置上面内帽上筒体8与延期体5、雷管外壳4在靠近三元件交汇处腰卡一次，构成雷管自封闭激发系统。导爆管13插入卡口塞12中心空腔内。卡口塞12与雷管管壳卡口配合，形成雷管成品。

将本实施例雷管做起爆试验：当导爆管接收到起爆信号时，导爆管内壁爆轰形成的冲击波点燃延期体5中心的延期药。延期药燃烧至底部时，上面内帽下筒体9内的四次药被点燃。由于上面内帽的上筒体8与雷管通过腰卡固连，故下筒体9底部在四次药燃烧产生的高压作用下形成快速运动的飞片(飞片速度约600m/s)，飞片冲击下一个内帽下筒体11中的四次药。内帽的下筒体连接处的外圆面与雷管内部台阶配合，内帽的轴向位置被台阶固定，下筒体11中四次药燃烧产生的压力向下释放。一般而言，初始能量越高，炸药实际燃烧产生的热和燃烧速度就越高。快速运动的飞片的冲击能要高于延期药燃烧产生的点火能力，故内帽下筒体11底部所形成的飞片速度要高于上一个内帽下筒体9底部所形成的飞片速度(约高出100～300m/s)，下筒体11底部形成的飞片具有较高冲击能，不仅能够起爆图2中一级飞片雷管底部的黑索今(RDX)、太安(PETN)等常用炸药，而且能够起爆奥克托金(HMX)、六硝基茋(HNS)等较钝感的炸药。

本试验表明，具有二级变截面飞片式激发装置，起爆能力强，能量经一次放大，能够起爆非电延期雷管中的较钝感的炸药。

实施例3四级变截面飞片式激发装置及应用该装置的雷管

参见图5，四级变截面飞片式激发装置由四个变截面内帽轴向叠加组合而成，其结构与二级激发装置类似，每个变截面内帽下筒体内均装有四次药。对于瞬发雷管，则无延期体；对于延期雷管，延期体装于最上面内帽的上筒体内。将该四级变截面飞片式激发装置装配到雷管管壳内，即构成了具有四级变截面激发装置的延期雷管。

图6是具有四级变截面飞片式激发装置的非电延期雷管的实施例。雷管壳体长度为90mm。雷管壳体内腔下部有三次装药层，该三次装药层与图2中延期电雷管的三次装药层相同。四级激发装置最下面内帽的下筒体伸入到第三次装药中。雷管壳体内孔为上大下小的阶梯孔，四级激发装置最下面内帽的上筒体的外圆面与雷管壳体的大内孔紧密配合，四级激发装置在此自然定位。每个内帽下筒体内均装有四次药，四次药为奥克托金，散装，装药量0.05～0.10g，压药密度为0.7～1.0g/cm³，一般选用纯炸药或火焰感度稍高的混合药剂。延期体安装在最上面内帽上筒体中。四级激发装置最上面内帽上筒体与延期体、雷管外壳在靠近三元件交汇处腰卡一次，构成雷管自封闭激发系统。卡口塞12与雷管管壳卡口配合，形成雷管成品。导爆管13插入卡口塞12中心空腔内。

实际使用中，从安全、成本、简化生产工艺等因素综合考虑，一般不超过四级放大，常用一级和二级放大器就可满足使用要求。特殊情况下使用三级或四级放大。

Claims

1.一种多级变截面的激发装置，包括有安装微量炸药的内帽，该内帽上端开口，下端封闭，在其内腔孔中安装微量炸药，其特征在于，至少有一个安装微量炸药的内帽，该内帽是变截面圆筒体结构，其筒体外径和内腔孔均为上大下小的阶梯形，其上筒体外径与所用雷管壳体内孔径尺寸为紧密配合；其上筒体内孔径大于下筒体的外径。

2.如权利要求1所述的多级变截面的激发装置，其特征在于，当使用两个或两个以上变截面内帽组合时，每个变截面内帽的下筒体内孔中安装炸药，上一个变截面内帽的下筒体套装在下一个变截面筒体的上筒体内孔中，轴向叠加成整体。

3.使用如权利要求1所述的多级变截面激发装置的雷管，包括瞬发电雷管、瞬发非电雷管，延期电雷管、延期非电雷管，其特征在于，所述雷管壳体内孔为上大下小的阶梯孔，变截面激发装置的上筒体外圆面与雷管壳体大内孔紧密配合，变截面激发装置的下筒体直径小于雷管壳体的小内孔直径，每个变截面内帽的下筒体内安装炸药；对于瞬发电雷管和瞬发非电雷管，最上面一个变截面内帽的上筒体内孔置空；对于延期电雷管和延期非电雷管，最上面一个变截面内帽的上筒体内孔与延期体外径紧密配合。