CN106225612A - 一种基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，属于爆破器材领域。该爆炸二极管包括约束壳体、引爆信号通道、猛炸药、输出信号通道等，所述约束壳体为带拐角的特制非等内径的金属管壳，其两端开口且输入端和输出端入口处一致，但是，输出端内径逐步减小直至一小内径定值，输出端内径则不变。本发明不需压药，工艺简单、安全，可操作性强，使用药量少，可以现场组装装药，甚至模块化现场组装生产，大大降低的运输安全，同时它还具有反向阻爆的功能，避免由于早爆造成的整个起爆网络的起爆的巨大损失。

Description

一种基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管

技术领域

本发明属于爆破器材技术领域，具体涉及一种基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管。

背景技术

矿产资源的开采与我国工业发展息息相关，随着易开采资源的日益枯竭，矿业上面临着开采难度大，环境恶劣等诸多棘手问题，而且考虑到使用炸药开采资源，对雷管的需求量也是极大。同时由于大型工程爆破对于起爆网络的可靠性要求极高，然而部分雷管质量问题以及施工人员不规范操作，加上部分工程施工环境恶劣，很可能引发雷管的早爆，引发安全事故。雷管早爆会引发整个起爆网络的爆炸，给整个工程造成毁灭性打击，造成重大的人员伤亡和财产损失。

爆轰波拐角效应是指一种传播方向偏离起爆方向的现象。例如，当小直径药柱的爆轰波传入大直径药柱中，会出现波阵面滞后甚至局部区域不爆轰，也即出现“死区”。一方面是由于爆轰波侧面的输出能量不足以维持爆轰波在径向炸药中的正常传播，另一方面，在爆轰波传播方向的面积突然增大，冲击波强度下降，绕射区不足以起爆径向所致。正常情况下是这种不稳定爆轰现象应该要尽力避免，但是，利用拐角效应，Silvia等巧妙设计了爆炸逻辑元件，实现了具有布尔逻辑判断能力的爆炸逻辑网络。但是，这种逻辑元件主要是一些微小尺寸，且多运用于军事领域。

为了提高爆破网路的安全性，这里将爆轰波拐角效应与提高起爆起爆网络安全性结合起来，巧妙利用非等截面宽拐角结构，设计了一种在工业上运用的爆炸逻辑元件，该元件是一种能够正向稳定起爆、反向可靠隔爆的爆炸二极管装置，它能够在雷管意外起爆时，将爆轰传递阻挡在主网络之外，保护整个起爆网络，降低损失，同时也可以在传递主网络传递过来的爆轰信号，顺利起爆炮孔装药。

它的基本原理是当爆轰信号从主网络传到爆炸二极管的时候即为正向起爆，此时爆轰波从小直径装药通过拐角转向大直径装药，必然会在大直径装药边缘上产生一个“死区”，如果“死区”的半径小于大直径装药的半径，则爆轰波可以进行绕射起爆大直径装药，使得爆轰信号得以稳定传递；当爆轰信号从炮孔装药传递给主网络的时候，即为反向起爆，此时为大直径装药的爆轰信号传递给小直径装药，会在小直径装药边缘上产生一个“死区”，当“死区”的半径大于小直径装药半径时候，很可能会出现半爆，调节小直径装药的大小，必然会出现拒爆，这样就阻断了炮孔意外起爆传递给主网路的爆轰信号，达到可靠隔爆的目的。具如附图1所示。

当前，马宏昊，王飞，沈兆武等设计了一种利用不同密度装药的感度不同来实现反向隔爆(专利公布号：CN103759602A)，利用隔爆体底端冲击飞片撞击起爆随后的导爆索实现正向传爆，此装置与本发明的巧妙利用爆轰波拐角效应结合非等宽拐角结构进行正向传爆反向隔爆的机理完全不同。

发明内容

本发明提供一种新型能够可靠单向起爆的爆炸二极管，它巧妙的利用非等截面拐角结构实现正向传爆反向隔爆目的。

本发明由以下技术方案实现：

一种基于拐角效应的爆炸二极管，如附图2所示，包括约束壳体、引爆信号通道、传爆药和输出信号通道，所述约束壳体为带拐角的特制非等内径的金属管壳，其两端开口且输入端和输出端入口处一致，但是，输出端内径逐步减小直至一小内径定值，输出端内径则不变，也即在拐角处会出现输入端内径要小于输出端内径。能够充分利用爆轰波的拐角效应，使爆轰波从输入端A到输出端B这种正向传爆是由小直径装药到大直径装药，可以正常传爆，反过来从B到A则是大直径装药到小直径装药，在拐角处会出现爆轰中断。拐角结构的两端端口都有一个定位台阶，用来定位导爆索，管壳两端接工业导爆索，小直径为信号输入端；导爆索与外管壁进行收口挤压紧密配合，大直径端也连接导爆索与管壳壁进行收口挤压紧密配合，此为信号输出端，两端导爆索之间的拐角处填充具有一定冲击感度的猛炸药，起传爆作用。

其中，该喷管结构整体为中空管壳结构，正向输入端A是先是一段等截面长度的圆管，一定长度后，为一个输入端定位台阶，随后内径开始减小到一定值，在拐角处要明显小于输出端内径，在输出端也有一定位台阶，用来定位输出端B的导爆索。

其中，壳体最小尺寸处不能小于此条件下的传爆药临界尺寸。

其中，导爆管为工业常用导爆索，不同的尺寸的导爆索可决定不同内径的管壳。

其中，猛炸药以太安为例，松散装药，装药质量约0.5g，密度约为0.88g/cm³。

本发明的工作原理：可以分为正向正常传爆和反向阻爆。

正向传爆时候，主起爆网络起爆输入端A处的导爆索，导爆索起爆随后的传爆药太安，太安会稳定传递爆轰，虽然装药直径减小，但是依然大于太安的临界尺寸，所以依然可以稳定传递爆轰，然后在拐角处的特殊结构处产生拐角效应，但是，由于是小直径传入到大直径的装药结构，拐角效应造成的“死区”尺寸要比大直径小很多(如附图1)，依然可以正常起爆拐角后的大直径装药，大直径装药起爆输出端B处的导爆索，爆轰信号顺利完成正向传递，此为正向传爆过程。

当有炮孔装药在施工现场意外起爆时候，反向传至输出端B处的导爆索时，导爆索会起爆输出端处的太安，然后在拐角处发生爆轰波偏转，考虑到拐角后的直径较小，会导致其与“死区”尺寸基本相同甚至更小，这必然会在拐角处发生熄爆，爆轰信号在拐角处发生中断，不能起爆输出端的导爆索，因此保护了主网络。通过这种方式达到反向隔爆的目的。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明可根据实际情况调节管壳尺寸，形式灵活多样，而且不需压药，工艺简单、安全，可操作性强，使用药量少，可以进行现场组装装药，甚至模块化现场组装生产，大大降低了的运输安全，同时本装置下端为导爆索，其能量足够起爆一些主装药，所以在一些情况下，本发明甚至可以直接替代雷管，直接起爆主装药。最重要的是它巧妙利用拐角结构，来达到可靠正向起爆反向隔爆，防止由于早爆造成的整个起爆网络的起爆的巨大损失。

附图说明

图1为基于爆轰波拐角效应的原理示意图，其中，图1(a)为爆轰波在拐角处由大直径装药到小直径装药出现熄爆的示意图；图1(b)为爆轰波在拐角处由小直径装药到大直径顺利传爆的示意图；

图2基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管结构示意图；

图3为正反向对称结构的爆炸二极管装置图；

图4为串联正向结构爆炸二极管装置图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

图2即为本发明的爆炸二极管的结构图，对应工况：A作为起爆端，B作为输出端，壳体外径6.8mm，输入端端口内径6mm，在深入端口12mm处有一定位台阶，然后内径开始逐步减小到3mm，保持到拐角处。B端放入导爆索，深入管口内部的定位台阶2处，用收口机将导爆索固连在管壳上。然后从输人端放入传爆药太安(密度0.88g/cm³)直到输入端定位台阶处，最后放入导爆索，用收口机挤压固连在壳体上。最后在输出端B导爆索处放一块铁皮当做验证板，当输出端导爆索爆轰时，会在铁皮上留下凹坑，即为正向传爆成功。从输入端A处起爆导爆索，实验10发，观察实验结果发现，10次实验的验证铁板均出现凹坑。结果表明：该设计的爆炸二极管可以实现稳定的正向传爆。然后以B作为起爆端，A作为输出端。整体结构也如上所述，在A端的导爆索处放上一块验证铁板。从B端起爆，为反向隔爆过程，实验10发。均可以发现在拐角位置处中断爆轰，A端的导爆索完好无损，验证板上无损伤痕迹。结果表明：该设计的爆炸二极管能达到反向隔爆的目的。

实施例2

按图3示意图制作正反向对称结构的爆炸二极管装置，此结构完全对称，可以一次进行正稳定传爆和反向可靠阻爆实验。选用铁质壳体，根据附图3所示，进行组装，现将B端的导爆索和橡胶塞固连在管壳壁上，然后从另外一段依次装入太安，最后装入导爆索。整个装药结构完全对称，然后任选一端作为起爆端，则该段管壳装药作为正向传爆实验，另一段管壳则作为反向隔爆端，做好标记，起爆。重复试验10次，结果显示，起爆端的正常起爆，而隔爆端的在拐角处发生熄爆。

实施例3

如图4所示，制作串联爆炸二极管，10发爆炸二极管串联起来，从正向A处起爆。实验发现，爆炸二极管依次起爆。结果显示，该爆炸二极管具有非常稳定的正向传爆能力。

Claims (6)

1.一种基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，其特征在于：包括约束壳体、引爆信号通道、激发药、猛炸药和输出信号通道，所述约束壳体为带拐角的特制非等内径的金属管壳，其两端开口且输入端和输出端入口处一致，但是，输出端内径逐步减小直至一小内径定值，输出端内径则不变，也即在拐角处会出现输入端内径要小于输出端内径，能够充分利用爆轰波的拐角效应，使爆轰波从输入端A到输出端B这种正向传爆是由小直径装药到大直径装药，可以正常传爆，反过来从B到A则是大直径装药到小直径装药，在拐角处会出现爆轰中断，壳体具体尺寸可根据现场情况选择设计，管壳的两端都有一个定位台阶，用来定位导爆索，内径小的一端为信号输入端，其中导爆索与外管壁进行收口挤压紧密配合，另外一端导爆索也固连在管壳壁上，为信号输出端，两端导爆索中间的拐角填充低密度猛炸药作为传爆药。

2.根据权利要求1所述的基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，其特征在于：带拐角的特制非等内径的金属管壳，其两端开口且输入端和输出端入口处一致，但是，输出端内径逐步减小直至一小内径定值，输出端内径则不变，也即在拐角处会出现输入端内径要小于输出端内径，具体尺寸根据实际工况可调节，小的一端作为爆轰信号输入端，大的一端作为爆轰信号输出端。

3.根据权利要求1所述的基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，其特征在于：其管壳最小内径处必须大于传爆药的临界装药尺寸。

4.根据权利要求1所述的基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，其特征在于：导爆索为工业常用导爆索，而且导爆索的尺寸决定了管壳具体尺寸。

5.根据权利要求1所述的基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，其特征在于：传爆药为具有一定冲击感度的低密度装药，可以选择太安，密度约为0.88g/cm³。

6.根据权利要求1所述的基于爆轰波拐角效应的爆炸二极管，其特征在于：也可添加延期体，达到延期目的，控制起爆时间。