CN114562921A - 一种以钝感装药实现本质安全的电点火具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以钝感装药实现本质安全的电点火具，属于火工品技术领域，包括引线、电极塞、管壳、加强环、钝感装药（硼/硝酸钾点火药）和电热桥丝，引线包裹于电极塞的脚线上，随电极塞固定在点火具的管壳中；该电点火具采用钝感的硼/硝酸钾（B/KNO3）替换常用的敏感装药，以满足GJB2865‑1997《火箭和导弹固体发动机点火系统安全性设计准则》所规定的钝感要求，实现本质安全。
Description
技术领域
本发明属于火工品技术领域，特别是一种以钝感装药实现本质安全的电点火具。
背景技术
传统的电点火具(管)作为首发爆炸元件，一般多使用较为敏感的三硝基间苯二酚铅作为点火药。由于武器装备的发展和战场环境的变化，各种电磁干扰越来越严重，传统的电点火具依靠其升温快的桥丝和敏感装药虽然可以保证其发火可靠性和强点火能力输出，但同时会有意外发火的安全性隐患。如将这样的敏感电点火具用于引信，可通过其后的安全和解除保险机构实现安全控制，避免事故发生。但若直接用于发射系统的点火，如发射药的电底火、火箭发动机的电点火具以及脉冲修正发动机的电点火具等此类无安全和解除保险机构的场合，一旦电点火具(管)意外发火，就会引燃发射系统的装药，造成安全事故。这类点火具不满足GJB2865-1997《火箭和导弹固体发动机点火系统安全性设计准则》的相关要求，存在安全性隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以钝感装药实现本质安全的电点火具，确保电点火具不会意外发火同时又能满足发火正确性。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种以钝感装药实现本质安全的电点火具，包括引线、电极塞、管壳、加强环、钝感装药(硼/硝酸钾点火药)和电热桥丝；引线包裹于电极塞的脚线上，随电极塞固定在点火具的管壳中；该点火具采用钝感的硼/硝酸钾(B/KNO3)点火药替换常用的敏感装药，以满足GJB2865-1997《火箭和导弹固体发动机点火系统安全性设计准则》所规定的钝感要求，实现本质安全。
与现有技术相比，本发明的显著优点是：内部装药由原敏感装药如三硝基间苯二酚铅替换为钝感点火药硼/硝酸钾，实现了电点火具的本质安全。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明以钝感装药实现本质安全的电点火具的结构实例轴向剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果改特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应作广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；“连接”可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本设计实例对具体实施方式、以及本次发明的技术难点、发明点进行进一步介绍。
如图1所示，一种以钝感装药实现本质安全的电点火具，包括电极塞2、管壳3、加强环4、电热桥丝5、感度不高于特屈儿的点火药6和两根引线1，管壳3为圆筒状，左端开放，右端封闭，感度不高于特屈儿的点火药6装填在管壳3内，电热桥丝5焊接在电极塞2的插针上，加强环4右端插入感度不高于特屈儿的点火药6中，引线1包裹于电极塞2的脚线上，引线1随电极塞2固定在管壳3的开放端，感度不高于特屈儿的点火药6由加强环4以及电极塞2固定并紧实于管壳3，电热桥丝5伸入感度不高于特屈儿的点火药6中并与硼/硝酸钾颗粒其充分接触。
具体的，对该电点火具物理模型进行简化可以得到其发火电流与通电时间的关系，由于发火时间很短，忽略通入发火电流时的电热桥丝5热损失，即输入电流全部转化为热能，可求得发火电流I与通电时间t的关系：
其中T为硼/硝酸钾起爆温度约为530℃，Cp为桥丝热容，R0为环境温度下的桥丝电阻，可根据使用环境进行调整，α为桥丝温度系数；当输入功率很低，输入的能量正好与热传导消散的热能相等时，桥丝温度不变，此时即为最大安全电流
其中λ0为桥丝导热系数，θ为桥丝与装药的温差；最小发火电流由于实际的热传导和装药形式的变化，一般通过实验与经验公式给出。
电极塞2为绝缘的聚乙烯塑料塞，防止外界对引线导电性能发生干扰，确保通电时电热桥丝5能快速准确升温，引发装药，电极塞2左宽右窄的结构可以更牢固地固定在管壳3中，防止因燃烧室的高压以及冲击和振动等，使得电热桥丝5与装药分离，影响点火的可靠性。
电热桥丝5以焊接的形式焊接在电极塞2的脚线上，且根据要求不同，该电点火具的电源可以是恒定电源，也可以是恒定电压的直流电容器；管壳3为铜壳，一般为紫铜或者白铜，通过冲压即可得到；加强环4为塑料绝缘材料，主要用于固定装药以及电极塞2；装药为满足GJB2865-1997规定的硼/硝酸钾点火药，即符合MIL-P-46994要求的硼/硝酸钾点火药，起爆感度远低于电磁干扰等外界环境可能造成的影响，因此该电点火具可用于火箭或导弹固体发动机的直列点火而不需要隔离。
图1所示出的管壳3形状为优选方案。为了安装方便以及与下一级机构或爆炸元件配合，可根据需要作出改变，也可相应地改变电极塞的形状。
同样地，管壳3内的装药形式有多种，本方案实施例使用的是燃烧时间长，点火可靠性较高的空心圆柱型硼/硝酸钾颗粒，实际可根据加工工艺、成本以及需求进行选择。对于点火药量，可根据下一级装药的性质、发动机的结构和设计参量、以及工作环境等确定。
在装配时，先将硼/硝酸钾装药填于管壳3底部，然后将电极塞2装入管壳3中按压到底，在电极塞2和加强环4的作用下，两侧的装药会往中间紧实，确保电热桥丝5伸入硼/硝酸钾颗粒中并与之充分接触。
工作时，根据点火时间的要求，接通发火电流，电热桥丝5快速升温，使桥丝周围硼/硝酸钾达到起爆温度，燃烧反应放出大量热，从而使周围硼/硝酸钾发火进而实现点火。
本发明的难点在于发明人要熟悉电点火具结构、硼/硝酸钾点火药感度特性、火箭和导弹固体发动机点火系统安全性设计准则以及引信安全性设计准则。
以上所述仅为本发明的优选实例，并非因此限定本发明的专利范围。凡在本发明的说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程替换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种以钝感装药实现本质安全的电点火具，包括电极塞（2）、管壳（3）、加强环（4）、电热桥丝（5）、感度不高于特屈儿的点火药（6）和两根引线（1），其特征在于：管壳（3）为圆筒状，一端开放，另一端封闭，感度不高于特屈儿的点火药（6）装填在管壳（3）内，电热桥丝（5）焊接在电极塞（2）的插针上，加强环（4）一端插入感度不高于特屈儿的点火药（6）中，引线（1）包裹于电极塞（2）的脚线上，引线（1）随电极塞（2）固定在管壳（3）的开放端，感度不高于特屈儿的点火药（6）由加强环（4）以及电极塞（2）固定并紧实于管壳（3），电热桥丝（5）伸入感度不高于特屈儿的点火药（6）中并与其充分接触。
2.根据权利要求1所述的一种以钝感装药实现本质安全的电点火具，其特征在于：所述感度不高于特屈儿的点火药（6）为硼/硝酸钾点火药。
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