CN106152886A - 工业飞片雷管及其飞片激发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞片激发装置及飞片雷管。该飞片激发装置包括依次设置的装有激发药的内帽、飞片和加速膛，内帽顶端设有传火孔，底端敞口并由飞片覆盖，飞片底下设有筒状结构的加速膛。该飞片雷管包括依次设置在雷管壳内的点火元件、飞片激发装置、底部装药，飞片激发装置的加速膛与底部装药的接触部分设有台阶。本发明提供的飞片激发装置定位准确、组装方便，可设置成多级飞片激发装置；该装置能够增加激发药的能量利用率，爆炸时，剪切形成边缘规整的飞片，提高飞片速度，增强飞片的起爆能力，且能够起爆钝感炸药，满足在恶劣条件下的使用要求。

Description

工业飞片雷管及其飞片激发装置

技术领域

本发明涉及民用爆破器材领域，具体涉及一种飞片激发装置及工业飞片雷管。

背景技术

雷管作为钝感炸药的起爆体，在军事及民用领域获得广泛应用。现在使用的雷管仍采用复合装药技术，起爆方式仍以起爆药为主，但起爆药对于外界的热能、电能、光能、辐射能、机械能等具有一定的敏感性，在生产、运输、使用过程中易受到撞击、跌落意外发火，存在着巨大的安全隐患，而且起爆药的生产过程中容易产生大量废水难以处理，造成严重的环境污染。

无起爆药雷管不含起爆药，是雷管发展的主要方向，是近年来发展迅速的一种新的雷管类型。飞片雷管以飞片激发装置代替起爆药，具有高安全、低污染的优点。CA1032234A公开了一种采用激发装置的无起爆药雷管技术，该雷管的基本结构是：在管壳开口端内设置一由上端敞口底部预裂过的内帽、激发药及引火机构组成的飞片激发装置，激发药在点火机构的作用下，产生高压气体，剪切内帽底部形成飞片。该激发装置与底部装药之间具有一定距离的空腔，使引爆时产生的飞片获得一定的加速距离并高速冲击引爆底部装药。CN2059979U取消空腔，增加了雷管的安全性。CN2177931Y将管壳与内帽卡成凹槽状形成卡印，加强了内帽的侧壁约束力，增加了激发药药能量的利用率。CN101825419B采用外径与内径均上大下小阶梯形变截面的筒体结构轴向叠加形成多级激发装置，将能量多次放大，增加了飞片的起爆能力。

激发装置决定了飞片撞击炸药的速度即飞片起爆速度，对飞片的起爆能力有着重要影响，是飞片雷管的关键部件。但是，目前使用的工业飞片雷管采用的敞口内帽底部预裂方式产生飞片的做法存在如下缺点：(1)激发药燃烧产生的高压气体通过内帽的敞口上端大量损失，能量利用率低，产生的飞片速度较低，不具有高的起爆能力；(2)激发药气体产物的压力较大，内帽底部不能够完全按照预裂压痕进行剪切形成飞片，形成的飞片周围剪切不规整，飞片的飞行姿态不稳定，起爆能力低；(3)内帽底部装填松装药剂，利用飞片冲击压缩松装药的过程来加速飞片，由于不同药剂的压缩性能不同，因此该方法难以保证飞片以最大速度撞击雷管底部装药。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞片激发装置及应用该装置的雷管。

实现本发明目的提供技术方案如下：

一种飞片激发装置，包括依次设置的：装有激发药的内帽、飞片和加速膛，其中，内帽顶端设有传火孔，底端敞口并由飞片覆盖，飞片底下设有筒状结构的加速膛。

优选的，内帽的传火孔的孔径为1-2mm；内帽高度8-15mm，壁厚0.3-1mm。

优选的，飞片的厚度0.1-0.6mm；所述的的飞片采用铜、钛、铝或不锈钢金属薄片。

优选的，加速膛高度为2.5-4.2mm，内孔直径为1-4mm；加速膛采用金属、玻璃纤维、有机玻璃及蓝宝石材料。

本发明还提供了一种雷管，包括依次设置在雷管壳内的点火元件、飞片激发装置、底部装药，所述的飞片激发装置的加速膛与底部装药的接触部分设有台阶。

进一步的，点火元件与飞片激发装置之间设有延期体。

进一步的，点火元件为电点火头或导爆管。

本发明提供了另一种雷管，该雷管设有两级上述的飞片激发装置，该雷管包括：设置在雷管壳内的点火元件、一级飞片激发装置、二级飞片激发装置及底部装药；二级飞片激发装置的加速膛与底部装药的接触部分设有台阶，所述的二级飞片激发装置的内帽中的激发药的密度高于一级飞片激发装置0.1-0.4g/cm³，所述的一级飞片激发装置的加速膛高于二级飞片激发装置加速膛1-5mm。

进一步的，点火元件与一级飞片激发装置之间设有延期体。

进一步的，点火元件为电点火头或导爆管。

本发明与现有技术相比具有如下显著优点：

(1)采用本发明中飞片激发装置的飞片雷管，不使用起爆药，降低了雷管制作过程中的产生的废水量，并使得雷管在生产、使用过程中的安全风险大大降低，。

(2)与敞口内帽相比，本发明使用的内帽上端仅有直径1-2mm的传火孔，下端敞口且与飞片紧密接触。内帽上端和侧壁具有约束作用，降低激发药燃烧气体产物的散失，提高激发药能量的利用率，增加飞片速度，增强飞片起爆能力。

(3)与目前使用的预裂压痕剪切产生飞片的方式相比，本发明采用加速膛内孔边缘锋利，爆炸时剪切的方式产生边缘规整的飞片，提高了飞片的平整性和飞行姿态的稳定性。加速膛使飞片不与雷管底部装药直接接触，减小了飞片加速过程中的阻力。加速膛高度简单可控，能够使飞片加速到较高速度以后再冲击起爆雷管底部装药。

附图说明

图1是本发明所述飞片激发装置的结构示意图。

图2是采用飞片激发装置的瞬发电雷管结构示意图。

图3是雷管铅板穿孔试验结果图。

图4非电延期雷管结构示意图。

图5是两级飞片激发装置的结构示意图。

图6是采用两级级飞片激发装置的非电延期雷管的结构示意图。

其中，1、内帽，2、激发药，3、飞片，4、加速膛，5、雷管壳，6、卡口塞，7、电点火头，8、延期体，9、导爆管，10、一级飞片激发装置，11、二级飞片激发装置。

具体实施方式

以下通过附图和实施案例做进一步的说明：

实施例1

电瞬发雷管

参见图1，飞片激发装置由内帽1、飞片3及加速膛4组成。内帽1上端有传火孔，下端敞口，用来安装激发药2。飞片3位于内帽1的下端，飞片3的下端与加速膛4的上端接触，三者的接触部位紧密配合。加速膛4为筒状结构。

图2是具有飞片激发装置的电瞬发雷管。雷管壳5底部采用两层装药结构。图中的虚线为不同密度压药的分界线，第一次装药为泰安(PETN)，该层装药决定了雷管能量的输出，装药量为0.5g，压药密度为1.63g/cm^-3；第二次炸药种类与第一次层相同，装药量为0.3g，压药密度1.4g/cm^-3。雷管壳5的内孔为上大下小带有台阶的阶梯孔结构，加速膛4外径与雷管壳5上部内径紧密配合，加速膛4底部与雷管5台阶接触定位，加速膛4高度3.8mm，内孔直径2.5mm。飞片3位于加速膛4的上端，飞片3材料为铜，厚度0.2mm。内帽1外径与雷管壳5紧密配合，壁厚0.5mm，高度15mm，传火孔直径1.8mm。内帽1中装有激发药2泰安(PETN)，装药量0.16g，装药密度为0.9g/cm^-3。内帽1的传火孔与点火药头7相接触。点火药头7和封口塞6组成的点火元件并与雷管壳5卡口配合，形成电瞬发飞片式雷管。

对本实施例雷管进行起爆实验：起爆电流通过脚线7传入引燃点火药头，产生的火焰通过内帽1上端的传火孔点燃激发药2。激发药2燃烧产生的高温高压气体在内帽1上端与侧壁的约束作用下，主要作用于与内帽1底部紧密配合的飞片3。飞片3在高压气体的压力作用和加速膛4内孔边缘的剪切作用下，形成高速运动的飞片，飞片速度约945m/s(目前报道的飞片速度约为600-800m/s)。高速运动的飞片冲击雷管底部装药，在冲击部位产生大量热点，底部装药发生稳定爆轰，完成雷管能量输出。对实施例1的雷管进行铅板穿孔实验，得到的结果如图3所示。实验表明：铅板的穿孔直径为11.88mm，大于雷管管壳外径(7.0mm)，符合雷管爆炸威力检测指标。

实施例2

非电延期雷管

雷管结构参见图4。雷管壳体5底部采用两层装药结构，第一次装药为钝化RDX，装药量为0.5g，装药密度为1.61g/cm^-3；第二次装药为普通RDX，装药量为0.3g，装药密度1.42g/cm^-3。加速膛4外径与雷管壳内径紧密配合，内孔直径2.3mm，高度4.0mm。飞片3材料为钛，厚度0.2mm。内帽1外径与雷管壳紧密配合，高度15mm，壁厚0.5mm，传火孔直径1.8mm。内帽1中装的激发药2为RDX/KClO₄的虫胶造粒颗粒，质量为0.17g，装药密度为0.96g/cm^-3。内帽1上端装有延期体8，延期体8下端药芯与内帽1上端传火孔相对正接触。导爆管9插入卡口塞6中心空腔内，与延期体8上端药芯对正接触。卡口塞6与雷管壳5卡口配合，形成雷管成品。

由于RDX/KClO4造粒颗粒的燃烧速度大于PETN，因此飞片速度高于实施例1的飞片速度，约为1135m/s。铅板穿孔试验获得的铅板穿孔直径为12.13mm。

实施例3

两级飞片激发装置

两级飞片激发装置结构参见图5，在一级飞片激发装置10的加速膛4的下端安置二级飞片激发装置11，轴向叠加组成两级级飞片激发装置。

实施例3的雷管结构参见图6。雷管的制作过程与实施例1相似。雷管壳体5底部采用两层装药结构，第一次装药为HMX，装药量0.5g，装药密度1.63g/cm^-3；第二次装药为RDX，装药量为0.4g，装药密度为1.39g/cm^-3。二级飞片激发装置11的加速膛与雷管壳体5内部台阶接触定位，高度3mm，内孔直径2.5mm。二级激发装置的飞片材料为钛，厚度0.2mm。二级飞片激发装置11的内帽高度15mm，壁厚0.5mm，上端传火孔直径2mm，装填的激发药为RDX/KClO₄造粒颗粒，质量0.16g，密度1.37g/cm^-3。一级飞片激发装置10的加速膛4高度3.3mm，内孔直径2mm。飞片3材料为不锈钢片，厚度0.15mm。内帽高1度15mm，壁厚0.5mm，传火孔直径1.8mm。延期体8延期时间30ms。导爆管9插入卡口塞6的中心空腔内。卡口塞与雷管管壳卡扣配合，形成雷管制品。

对本实施例雷管做起爆实验：导爆管9在外界起爆信号的作用下产生冲击波，点燃延期体8中的延期药。经过一定的延期时间后，延期药燃烧至底部，燃烧火焰点燃一级飞片激发装置10内帽1中的激发药2，产生的高温高压气体在壁及顶部的约束作用下，主要作用于底部。飞片3在燃烧气体及加速膛4内壁的作用下，剪切形成高速飞片，冲击作用于二级飞片激发装置11中的激发药。一般而言，初始能量越高，炸药实际燃烧速度越快。所以高速运动的飞片的冲击能要高于延期药的点火能力。而且，由于炸药的输出能量随着密度的增加而增大，因此二级飞片激发装置11形成的飞片的速度要高于一级飞片激发装置所产生的飞片的速度(约高出300-400m/s)，飞片具有更高的冲击起爆能力，不仅能够起爆泰安(PETN)、黑索金(RDX)等常用炸药，而且能够起爆奥克托今(HMX)等较钝感的炸药。本实验表明，装有二级飞片激发装置11的雷管飞片起爆能力增强，能够起爆较钝感的炸药。

实际应用中，从使用、安全、生产工艺等因素综合考虑，不应超过三级激发装置，常用一级和二级激发装置就可满足使用要求。

本发明的使用飞片激发装置的雷管的作用原理是：内帽中的激发药燃烧产生高温高压气体，由于内帽上端仅有直径较小的传火孔，内帽上端与侧壁形成约束，产生的高温高压气体主要作用于与内帽下端紧密配合的飞片。因此飞片在气体产物压力作用和加速膛内孔边缘的剪切作用下，形成高速运动的飞片。经过加速膛的加速过程达到最大速度以后，冲击雷管底部装药。雷管底部装药被快速绝热压缩，形成大量热点，产生的能量引爆雷管底部高密度装药，形成稳定爆轰，实现雷管能量输出，起爆外部装药，达到雷管使用的最终目的。

本发明的飞片激发装置的雷管通过在点火元件与飞片激发装置中设有延期体实现雷管的延期功能，对于延期雷管，内帽上端传火孔与延期体相接触。延期体中的延期药在点火元件的作用下被引燃，经过一定的延期时间后，延期体底部的延期药被点燃。

对于瞬发雷管，内帽上端的传火孔与点火元件直接接触；对于延期雷管，在内帽和点火元件之间压入延期体，内帽传火孔与延期体药芯相接触。

Claims (10)

1.一种飞片激发装置，其特征在于，包括依次设置的：装有激发药(2)的内帽(1)、飞片(3)和加速膛(4)，其中，内帽(1)顶端设有传火孔，底端敞口并由飞片(3)覆盖，飞片(3)底下设有筒状结构的加速膛(4)。

2.根据权利要求1所述的飞片激发装置，其特征在于，所述的内帽(1)的传火孔的孔径为1-2mm；内帽高度8-15mm，壁厚0.3-1mm。

3.根据权利要求1所述的飞片激发装置，其特征在于，所述的的飞片(3)的厚度0.1-0.6mm；所述的的飞片(3)采用铜、钛、铝或不锈钢金属薄片。

4.根据权利要求1所述的飞片激发装置，其特征在于，所述的加速膛(4)高度为2.5-4.2mm，内孔直径为1-4mm；所述的加速膛(4)采用金属、玻璃纤维、有机玻璃或蓝宝石材料。

5.一种基于权利要求1-4所述飞片激发装置的工业飞片雷管，其特征在于，该雷管包括依次设置在雷管壳(5)内的点火元件、飞片激发装置、底部装药，所述的飞片激发装置的加速膛(4)与底部装药的接触部分设有台阶。

6.根据权利要求5所述的雷管，其特征在于，所述的点火元件与飞片激发装置之间设有延期体(8)。

7.根据权利要求5所述的雷管，其特征在于，所述的点火元件为电点火头(7)或导爆管(9)。

8.一种基于权利要求1-4所述飞片激发装置的工业飞片雷管，其特征在于，该雷管设有两级权利要求1所述的飞片激发装置，该雷管包括：设置在雷管壳(5)内的点火元件、一级飞片激发装置(10)、二级飞片激发装置(11)及底部装药；所述的二级飞片激发装置的加速膛与底部装药的接触部分设有台阶，所述的二级飞片激发装置的内帽中的激发药的密度高于一级飞片激发装置0.1-0.4g/cm³，所述的一级飞片激发装置的加速膛(4)高于二级飞片激发装置加速膛1-5mm。

9.根据权利要求8所述的雷管，其特征在于，所述的点火元件与一级飞片激发装置(10)之间设有延期体(8)。

10.根据权利要求8所述的雷管，其特征在于，所述的点火元件为电点火头(7)或导爆管(9)。