CN102778181B - 一种内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，包括起爆器、一支瞬发雷管、多支柔爆索、驱动炸药、缓冲层和金属管道，其中驱动炸药由多支炸药薄片组成，并包裹在金属管道外壁至少一周；多支柔爆索的一端与驱动炸药相连，另一端与一支瞬发雷管相连，瞬发雷管与起爆器相连；缓冲层设置在驱动炸药与管道之间，驱动炸药的密度大于1g/cm³；本发明能实现内径6-20mm管道在100us内超快速封闭，并具有较好的封闭效果。本发明制作方便，操作简单，成本较低，技术可靠，便于应用。

Description

一种内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置

技术领域

本发明涉及一种超快速封闭装置，特别是一种内聚爆炸压缩金属管道超快速封闭装置。

背景技术

利用炸药爆轰形成内聚爆炸载荷压缩金属管道可以实现超快速封闭，可应用于瞬间物理参数(光、射线等对象的物理量)测量时高速碎片的防护、高速有害材料破片的超快速密封等。

美国Lawrence Livermore实验室的JASPER装置利用内聚爆炸压缩圆管超快速封闭装置协助进行核材料高速破片的超快速密封，该技术采用较低密度(低于1g/cm³)的炸药作为驱动炸药，管道材料为经过热处理的铝，由多个高性能瞬发雷管均布于驱动炸药外周线上，同时引爆各起爆点后，驱动炸药爆炸形成圆形内汇聚爆炸载荷压缩管道，实现管道100us内封闭。由于驱动炸药需要专门压制，制作工艺比较复杂，且使用密度小于1g/cm³的低密度炸药作为驱动炸药，需要采用多个瞬态雷管起爆驱动炸药，使得起爆方案比较复杂，试验成本也较高。

中国物理工程研究院在爆轰试验中也研究了相关技术，采用多根直径3mm的柔爆索引爆泰安起爆药柱，再引爆装药密度约0.8g/cm³的黑索金驱动炸药，实现紫铜管的超快速封闭，同样受限于低密度炸药，需要压制专门的起爆药柱，使得起爆方案复杂，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有金属管道爆炸封闭过程中因采用低密度炸药而存在的起爆方案复杂、成本高等不足，提供一种成本较低、操作方便、技术可靠的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置。

本发明的技术解决方案是：

一种内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，包括起爆器、一支瞬发雷管、多支柔爆索、驱动炸药、缓冲层和金属管道，其特殊之处在于：所述驱动炸药由包裹在金属管道外壁一周的多层炸药薄片组成；所述多支柔爆索的一端与驱动炸药相连，另一端与瞬发雷管相连，所述瞬发雷管与起爆器相连；所述柔爆索与炸药薄片表面垂直；所述驱动炸药的密度大于1g/cm³。

上述驱动炸药与金属管道之间设置有缓冲层，所述的缓冲层由多层橡胶薄片层堆叠而成或者由多层橡胶薄片与多层金属箔层交替堆叠而成。

上述缓冲层由多层1mm厚橡胶薄片层堆叠而成或者多层0.2mm厚紫铜箔和多层1mm厚橡胶薄片层交替堆叠而成。

所述每支柔爆索的长度相同，其与驱动炸药的连接点均匀分布在驱动炸药轴向中心位置横截面的外周线上。

上述驱动炸药由泰安炸药薄片组成或者由泰安炸药薄片和黑索金炸药薄片组成。

上述泰安炸药薄片厚度为0.2～0.5mm，所述黑索金炸药薄片的厚度为2～5mm。

上述驱动炸药由泰安炸药薄片和黑索金炸药薄片组成的情况下，所述泰安炸药薄片布置在黑索金炸药薄片的外表面。

上述的柔爆索为直径1mm、线装药密度为0.5g/m的铅皮柔爆索。

上述的金属管道为退火紫铜圆管或纯铝圆管，内径为6-20mm。

本发明具有的有益效果有：

1、本发明采用密度大于1g/cm³的炸药作为驱动炸药，具有优良的起爆性能，这使得起爆方案简单、可靠。

2、本发明采用炸药薄片层叠在金属管道外壁构成驱动炸药，试验中可根据管道的参数合理布置炸药薄片的数量和种类，使得试验操作简单方便，效果良好。

3、本发明在驱动炸药与管道之间设置有橡胶薄片或橡胶薄片与金属箔层叠的缓冲层，可避免管道发生层裂，保证管道有效封闭。

4、本发明采用一支瞬发雷管引爆多支同长度柔爆索、柔爆索在各个起爆点直接引爆驱动炸药的起爆方案，且柔爆索与驱动炸药的连接点分布在驱动炸药的轴向中心位置横截面外周线上，该方案操作简单，并形成圆形向轴线汇聚的爆炸力作用在管道的外表面，封闭效果良好。

附图说明

图1为本发明内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置示意图；

图2为本发明在试验中管道封闭过程的时间特性曲线图；

其中：1—金属管道；2—缓冲层；3—驱动炸药；4—柔爆索；5—驱动炸药轴向中心位置横截面的外周线；6－瞬发雷管；7－起爆器。

具体实施方式

如图1所示，本发明的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置主要包括起爆器7、一支瞬发雷管6、多支柔爆索4、驱动炸药3、缓冲层2和金属管道1，其中驱动炸药由多层炸药薄片组成，并包裹在金属管道外壁一周，柔爆索的一端与驱动炸药相连，另一端与一支瞬发雷管相连，瞬发雷管与起爆器相连，其中驱动炸药的密度大于1g/cm²，由于选用了密度较大的炸药作为驱动炸药，故装置具有优良的起爆性能。

作为一种优选方式，炸药薄片装药密度约1.4g/cm³，由猛炸药泰安(简称PETN)或黑索金(简称RDX)与胶状粘合剂制成，单层泰安炸药薄片厚度0.2～0.5mm，单层黑索金炸药薄片厚度2～5mm，多层炸药薄片可较精准地组合成合适厚度的驱动炸药。对于较小口径管道采用泰安炸药薄片组成的驱动炸药，较大口径管道采用黑索金炸药薄片和泰安炸药薄片组成的驱动炸药，且泰安炸药薄片布置在驱动炸药外表面。

作为一种优选方式，在驱动炸药与金属管道之间设置有缓冲层，其中缓冲层由多层橡胶薄片层叠而成或多层橡胶薄片与金属箔层叠而成。

进一步地，作为一种优选方式，每支柔爆索的长度相同，且其与驱动炸药的连接点均匀分布在驱动炸药的轴向中心位置横截面外周线5上，这样可使得爆炸载荷形成较理想的圆形内聚载荷作用在管道外表面，封闭效果良好。

下面给出具体的实施例：

实施例一：管道为退火紫铜圆管，内径20mm、外径32mm，驱动炸药包括2层2.5mm厚的黑索金炸药薄片，黑索金炸药薄片的外层包裹1层厚0.2mm的泰安炸药薄片，8个起爆点均匀分布于驱动炸药中心横截面外周线上，每个起爆点处布置直径1mm、线装药密度为0.5g/m黑索金的铅皮柔爆索，柔爆索通过有机玻璃片垂直固定于驱动炸药上，8根柔爆索汇聚后由一支瞬发雷管起爆。缓冲层由多层0.2mm厚紫铜箔和多层1mm厚橡胶薄片组成。

本实施例利用爆炸形成圆形向轴线汇聚的爆炸载荷压缩圆形管道，通过上述炸药的合理布置，使得管道压缩后仍保持较好的圆形效果。图2为管道封闭过程的时间特性曲线，从起爆信号到管道完全封闭的时间间隔为100μs，验证了本发明封闭的快速特性。封闭后的管道进行了泄漏率检测，泄漏率的量级在10^-2-10^-3Pa·m³/s。对封闭后管道线切割，结果表明管道中心基本压实，且无明显裂纹。

实施例二：

金属管道为退火紫铜圆管，管道内径12mm、外径15mm，驱动炸药由多层0.5mm泰安炸药薄片组合而成，缓冲层由多层1mm橡胶薄片组成，其他结构类似于实施例一。

本发明作为一种超快速的管道封闭装置，能实现内径6-20mm管道在100us内超快速封闭，并具有较好的封闭效果。本技术所涉及的试验件制作方便，实验操作简单，成本较低，技术可靠，便于应用。

Claims (8)

1.一种内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，包括起爆器、一支瞬发雷管、多支柔爆索、驱动炸药和金属管道，其特征在于：所述驱动炸药由包裹在金属管道外壁一周的多层炸药薄片组成；所述多支柔爆索的一端与驱动炸药相连，另一端与瞬发雷管相连，所述瞬发雷管与起爆器相连；所述柔爆索与炸药薄片表面垂直；所述驱动炸药的密度大于1g/cm³；所述驱动炸药与金属管道之间设置有缓冲层，所述的缓冲层由多层橡胶薄片层堆叠而成或者由多层橡胶薄片与多层金属箔层交替堆叠而成。

2.根据权利要求1所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：所述缓冲层由多层1mm厚橡胶薄片层堆叠而成或者多层0.2mm厚紫铜箔和多层1mm厚橡胶薄片层交替堆叠而成。

3.根据权利要求1或2所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：每支柔爆索的长度相同，其与驱动炸药的连接点均匀分布在驱动炸药轴向中心位置横截面的外周线上。

4.根据权利要求3所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：所述驱动炸药由泰安炸药薄片组成或者由泰安炸药薄片和黑索金炸药薄片组成。

5.根据权利要求4所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：所述泰安炸药薄片厚度为0.2～0.5mm，所述黑索金炸药薄片的厚度为2～5mm。

6.根据权利要求4所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：所述驱动炸药由泰安炸药薄片和黑索金炸药薄片组成的情况下，所述泰安炸药薄片布置在黑索金炸药薄片的外表面。

7.根据权利要求3所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：所述的柔爆索为直径1mm、线装药密度为0.5g/m的铅皮柔爆索。

8.根据权利要求3所述的内聚爆炸压缩管道超快速封闭装置，其特征在于：所述的金属管道为退火紫铜圆管或纯铝圆管，内径为6-20mm。