CN108286919A - 爆轰驱动聚能碎片发生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种爆轰驱动聚能碎片发生装置，包括壳体、缓冲段填充体、装药壳体、装药、药型罩、传爆装置、一次截断装置、二次截断装置、导爆索和起爆装置，利用装药的聚能效应形成超高速射流，在爆轰波作用下一次截断装置对射流头部进行截断，初步得到速度为10km/s以上的碎片，但所得碎片后方有跟随物，在所需要碎片通过二次截断装置后，对碎片进行二次截断，拦截住跟随物。本发明能对聚能碎片进行二次截断，将碎片后跟随物质进行拦截，为航天器地面防护实验提供条件。

Description

爆轰驱动聚能碎片发生装置
技术领域
本发明涉及空间碎片驱动领域，具体涉及一种爆轰驱动聚能碎片发生装置。
背景技术
随着航天技术的飞速发展，人类的航天活动日益频繁，从而导致空间环境日趋复杂，空间碎片的数量也逐年增多。空间碎片与航天器撞击的平均相对速度可达10 km/s，超高速撞击引起的机械损伤效应严重威胁着在轨航天器的安全运行。
在空间碎片防护中，对于微小的空间碎片还未能有较为可行的预警防护措施，主要依靠航天器自身结构设计抵御。因此，在地面模拟超高速碎片对航天器防护结构的侵彻有重要的意义。其中关键的难点是怎么得到超高速的碎片。现有的超高速碎片驱动技术中，最常用的有二级轻气炮、电炮加载技术、电磁炮加速技术等。二级轻气炮、电炮加载技术一般产生的碎片在7km/s左右，电磁炮加速装置能产生15km/s的超高速粒子，但是存在着大电流和电流通过轨道时的耗能问题，几乎不可能将密实颗粒加速度10km/s以上。通过聚能效应驱动碎片被认为是最具有应用潜力、最具有应用前途的发射技术。聚能碎片驱动装置结构简单、成本低，可以将碎片加速到10km/s以上的速度。
现有的聚能碎片发生装置往往只能得到一串的聚能碎片，一次截断不能很好对射流进行拦截，从而阻碍了爆轰驱动聚能碎片发生装置的有效应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种爆轰驱动聚能碎片发生装置，能够对射流进行二次截断，得到速度在10km/s以上、质量为1g以上干净的聚能碎片，为航天器地面防护实验提供有效的条件。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种爆轰驱动聚能碎片发生装置，包括壳体、缓冲段填充体、装药壳体、装药、药型罩、传爆装置、一次截断装置、二次截断装置、导爆索和起爆装置，同轴心壳体、缓冲段填充体、装药壳体、装药、药型罩、传爆装置、一次截断装置和二次截断装置；壳体包括减缩形圆管和中空圆柱，中空圆柱一端中心设有通孔，另一端中心设有穿线孔，减缩形圆管直径大的一端与中空圆柱的通孔端固连，二次截断装置固定在减缩形圆管直径小的一端，缓冲段填充体、装药壳体、装药、药型罩、传爆装置和一次截断装置均设置在中空圆柱内，装药壳体包括装药圆筒和底座，装药圆筒与底座固连，装药壳体外壁和中空圆柱内壁之间设有缓冲段填充体，其中装药圆筒顶面的缓冲段填充体上设有第一圆孔，保证装药圆筒、中空圆柱的通孔相通，传爆装置固定在底座中心，其起爆线穿过缓冲段填充体从中空圆柱穿线孔中伸出，装药填充在装药圆筒内，药型罩自装药圆筒顶面压入装药，一次截断装置固定在药型罩内，导爆索一端与二次截断装置连接，另一端外接起爆装置。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）本发明爆轰驱动聚能碎片发生装置结构简单紧凑，成本低，技术风险小，而且作用原理简单，比较容易实现；（2）二次截断装置起爆时间可控制，可对设定速度一下的碎片进行有效拦截，同时不会对所需要的碎片产生影响；（3）装置能够得到干净稳定的聚能碎片，不会出现跟随碎片对地面防护实验照成干扰作用。
附图说明
图1为本发明的爆轰驱动聚能碎片发生装置的装配示意图。
图2为仿真结果中的一次截断情况示意图。
图3为仿真结果中的二次截断情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种爆轰驱动聚能碎片发生装置,包括壳体1、缓冲段填充体2、装药壳体3、装药4、药型罩5、传爆装置6、一次截断装置7、二次截断装置8、导爆索9和起爆装置10，同轴心壳体1、缓冲段填充体2、装药壳体3、装药4、药型罩5、传爆装置6、一次截断装置7和二次截断装置8；壳体1包括减缩形圆管和中空圆柱，中空圆柱一端中心设有通孔，另一端中心设有穿线孔，减缩形圆管直径大的一端与中空圆柱的通孔端固连，二次截断装置8固定在减缩形圆管直径小的一端，两者螺纹连接，缓冲段填充体2、装药壳体3、装药4、药型罩5、传爆装置6和一次截断装置7均设置在中空圆柱内，装药壳体3包括装药圆筒和底座，装药圆筒与底座螺纹连接，装药壳体3外壁和中空圆柱内壁之间设有缓冲段填充体2，其中装药圆筒顶面的缓冲段填充体2上设有第一圆孔，保证装药圆筒、中空圆柱的通孔相通，传爆装置6固定在底座中心，其起爆线穿过缓冲段填充体2从中空圆柱穿线孔中伸出，装药4填充在装药圆筒内，药型罩5自装药圆筒顶面压入装药4，一次截断装置7固定在药型罩5内，导爆索9一端与二次截断装置8连接，一端与二次截断装置8的炸药连接，另一端外接起爆装置10。
所述第一圆孔的直径大于装药圆筒的内径，小于装药圆筒的外径，用于缓冲爆轰波，并固定装药壳体位置，材料采用聚氨酯泡沫塑料。
所述药型罩5在爆轰压力的作用下形成射流，并通过两次截断得到聚能碎片，其材料为AL-2024-T3。
所述一次截断装置7为圆台形，其中心设有第二通孔，其直径大的端面与装药壳体3顶面平齐，在爆轰波的作用下对射流头部进行第一次截断，装置无氧铜材料。
所述二次截断装置8包括端盖和圆台，端盖侧边设置有一圆孔，导爆索9一端伸入上述圆孔与二次截断装置8连接，圆台直径小的端面固定在端盖底面中心，两者之间形成一圈沟槽，端盖与壳体1的减缩形圆管固连，圆台中心设有一个第三通孔，圆台母线与轴线夹角为6°-8°，材料为无氧铜材料。
二次截断装置8还包括奥克托今（HMX）炸药，所述HMX炸药包裹在圆台外侧壁。圆台在炸药的作用下向内压合，对聚能碎片后的物质进行拦截。
工作过程：
如图2所示，起爆装置点火起爆，传爆装置及导爆索被点燃，通过传爆装置，起爆装药，爆轰波在装药内部传播，在爆轰波到达药型罩后，挤压药型罩，使药型罩形成聚能射流，随着爆轰波的到达一次截断装置，一次截断装置向内挤压，从而将形成的射流的头部进行截断，后方射流被一次截断装置挡住。
如图3，一次截断装置截断射流后，射流头部与跟随的碎片分别以8-10km/s的速度飞行，当射流头部碎片到达二次截断装置后，导爆索将二次截断装置的炸药起爆，圆台在爆轰压力的作用下向内压和，挡住后方跟随碎片，从而得到干净的聚能碎片
综上所述，爆轰驱动的聚能射流在二次截断的作用下，能够很好的对射流头部进行截断，得到的碎片非常干净。因此，本发明的爆轰驱动聚能碎片发生装置得到速度为12.16km/s,质量为1.67g，为航天器地面防护实验提供条件。

Claims (10)

1.一种爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：包括壳体（1）、缓冲段填充体（2）、装药壳体（3）、装药（4）、药型罩（5）、传爆装置（6）、一次截断装置（7）、二次截断装置（8）、导爆索（9）和起爆装置（10），同轴心壳体（1）、缓冲段填充体（2）、装药壳体（3）、装药（4）、药型罩（5）、传爆装置（6）、一次截断装置（7）和二次截断装置（8）；壳体（1）包括减缩形圆管和中空圆柱，中空圆柱一端中心设有通孔，另一端中心设有穿线孔，减缩形圆管直径大的一端与中空圆柱的通孔端固连，二次截断装置（8）固定在减缩形圆管直径小的一端，缓冲段填充体（2）、装药壳体（3）、装药（4）、药型罩（5）、传爆装置（6）和一次截断装置（7）均设置在中空圆柱内，装药壳体（3）包括装药圆筒和底座，装药圆筒与底座固连，装药壳体（3）外壁和中空圆柱内壁之间设有缓冲段填充体（2），其中装药圆筒顶面的缓冲段填充体（2）上设有第一圆孔，保证装药圆筒、中空圆柱的通孔相通，传爆装置（6）固定在底座中心，其起爆线穿过缓冲段填充体（2）从中空圆柱穿线孔中伸出，装药（4）填充在装药圆筒内，药型罩（5）自装药圆筒顶面压入装药（4），一次截断装置（7）固定在药型罩（5）内，导爆索（9）一端与二次截断装置（8）连接，另一端外接起爆装置（10）。
2.根据权利要求1所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述第一圆孔的直径大于装药圆筒的内径，小于装药圆筒的外径。
3.根据权利要求1所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述一次截断装置（7）为圆台形，其中心设有第二通孔，其直径大的端面与装药壳体（3）顶面平齐。
4.根据权利要求1或3所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述一次截断装置（7）的材料为无氧铜材料。
5.根据权利要求1所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述缓冲段填充体（2）采用聚氨酯泡沫塑料。
6.根据权利要求1所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述药型罩（5）材料为AL-2024-T3。
7.根据权利要求1所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述二次截断装置（8）包括端盖和圆台，端盖侧边设置有一圆孔，导爆索（9）一端伸入所述圆孔，圆台直径小的端面固定在端盖底面中心，两者之间形成一圈沟槽，端盖与壳体（1）的减缩形圆管固连，圆台中心设有一个第三通孔。
8.根据权利要求7所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述圆台母线与轴线夹角为6°-8°，材料为无氧铜材料。
9.根据权利要求7所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述二次截断装置（8）还包括HMX炸药，所述HMX炸药包裹在圆台外侧壁。
10.根据权利要求1所述的爆轰驱动聚能碎片发生装置，其特征在于：所述装药（4）采用HMX炸药。
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