本發(fā)明涉及工程爆破，具體涉及一種分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、聚能裝藥結(jié)構(gòu)是一種針對具有一定厚度硬目標(biāo)進行破壞的裝置，廣泛應(yīng)用于石油射孔彈、巖土打孔、定向爆破等各類工程爆破技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的聚能裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包含有：起爆機構(gòu)101、傳爆藥102、副裝藥103、隔板104、主裝藥105、藥型罩106、殼體107、壓環(huán)108等，其工作方式為：起爆機構(gòu)發(fā)出信號引爆炸藥，利用炸藥聚能作用將藥型罩壓垮、匯聚形成高溫、高速金屬射流，進而對預(yù)定目標(biāo)進行開孔破壞。在此過程中，隔板的主要作用是控制炸藥爆轟傳播方向、調(diào)整作用于藥型罩上的爆轟波波形；而殼體的主要作用是提供一定的周向約束、提高破壞威力，同時在貯存、運輸、使用環(huán)境中為聚能裝藥各部件提供結(jié)構(gòu)支撐。

2、通常，對于聚能裝藥結(jié)構(gòu)的研究往往聚焦于其破壞力，工程人員采用改進結(jié)構(gòu)、增加藥量、換裝高威力炸藥等方式來提高聚能裝藥的開孔深度或孔徑。但同時，聚能裝藥結(jié)構(gòu)作為一種包含有炸藥的危險裝置，在劇烈的沖擊、撞擊、過載環(huán)境下也存在著一定的炸藥安全性隱患，因此聚能裝藥結(jié)構(gòu)本身或其所處系統(tǒng)在運輸、服役、使用過程中需特別小心，這也制約著其在更惡劣條件下的應(yīng)用。

3、對于炸藥的沖擊安全性問題，傳統(tǒng)的解決方法主要是圍繞炸藥本身展開的：如針對炸藥的鈍感化，炸藥顆粒的改性、包覆及炸藥裝藥工藝技術(shù)手段的研究。但是，高度鈍感的炸藥本身也往往意味著起爆、做功能力不理想，嚴(yán)重影響聚能裝藥結(jié)構(gòu)的根本用途。因此，發(fā)明人考慮從聚能裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計角度著手，在傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)上進行優(yōu)化改進，從而解決炸藥的撞擊安全性問題。

4、在外部沖擊載荷下，聚能裝藥殼體內(nèi)部所有部件均在慣性力作用下向加速度反方向進行施壓，最終壓力全部集中于沖擊載荷來源方向上的裝藥與殼體接觸表面。而根據(jù)沖擊動力學(xué)原理，通常物體在壓力作用下，其危險截面應(yīng)力與承壓面積是負(fù)相關(guān)的，因此聚能裝藥結(jié)構(gòu)中炸藥的沖擊應(yīng)力大小也與所受沖擊力方向有關(guān)。在傳統(tǒng)的聚能裝藥結(jié)構(gòu)中，由于總體長徑比和藥型罩形狀的關(guān)系，接觸面積較小的裝藥底面，即圖1所示副裝藥上方與殼體接觸平面通常被認(rèn)定為最危險底面，即在同樣的外力撞擊過程中，作用于圖1所示殼體上方端面的沖擊加載會對炸藥裝藥造成最嚴(yán)重的破壞。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有聚能裝藥結(jié)構(gòu)在面對裝藥底面方向來的撞擊、沖擊時炸藥存在安全性的問題，本發(fā)明提供了一種分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)，該聚能裝藥結(jié)構(gòu)可以有效降低在受到底面軸向載荷的條件下內(nèi)部炸藥的實際應(yīng)力峰值，從而在受到外部撞擊條件下保證系統(tǒng)的安全性。

2、本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

3、一種分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)，該聚能裝藥結(jié)構(gòu)包括安裝于殼體內(nèi)的起爆機構(gòu)、傳爆藥殼、副裝藥、隔板、主裝藥、壓環(huán)、傳爆藥、中心螺塞以及藥型罩；

4、所述殼體為圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部上側(cè)設(shè)置有帶中心孔的安裝板，內(nèi)部底端側(cè)壁設(shè)置有安裝槽；

5、所述起爆機構(gòu)為“t”形回旋體結(jié)構(gòu)，由上部的大直徑部和下部的小直徑部構(gòu)成；所述大直徑部固定連接于所述安裝板的頂面；所述小直徑部穿過所述安裝板的中心孔；

6、所述傳爆藥殼為上端開口、下端封閉且凸出有螺柱的類圓筒形結(jié)構(gòu)，上端內(nèi)壁與所述起爆機構(gòu)緊密貼合，上端外壁與所述安裝板的中心孔內(nèi)壁緊密貼合；所述傳爆藥殼的周向側(cè)壁分布有多個開孔，以使所述傳爆藥爆轟后能夠均勻起爆所述副裝藥；

7、所述傳爆藥為圓柱體結(jié)構(gòu)，整體塞入所述傳爆藥殼內(nèi)，頂面與所述起爆機構(gòu)的小直徑部底面緊密貼合，并與所述傳爆藥殼粘結(jié)配合；

8、所述隔板為帶有中心安裝孔的圓柱狀結(jié)構(gòu)，以上端面為工藝基準(zhǔn)與所述副裝藥粘結(jié)配合，以下端面為工藝基準(zhǔn)與所述主裝藥粘結(jié)配合，周向與所述副裝藥和所述主裝藥之間間隙配合并涂抹惰性潤滑涂層；

9、所述中心螺塞形狀配合地插接于所述隔板的中心安裝孔內(nèi)，頂面與所述傳爆藥殼的底面緊密貼合，用于將所述隔板壓緊于所述傳爆藥殼；所述中心螺塞在頂面和底面中心均設(shè)置有帶內(nèi)螺紋的盲孔，頂面的盲孔與所述螺柱螺紋連接，底面的盲孔與所述藥型罩的頂端螺紋連接；

10、所述藥型罩的底端設(shè)置有伸入所述限位槽內(nèi)的環(huán)形凸緣，并以外側(cè)面為工藝基準(zhǔn)與所述主裝藥粘貼配合；

11、所述壓環(huán)固定連接于所述殼體的安裝槽內(nèi)，并將所述環(huán)形凸緣壓緊；

12、所述主裝藥安裝于所述藥型罩、所述殼體以及所述隔板之間，并與所述隔板的底面和所述藥型罩的外側(cè)面粘結(jié)配合；所述主裝藥的頂面與所述副裝藥的底面之間具有間隙；

13、所述副裝藥安裝于所述殼體、所述安裝板、所述隔板以及所述傳爆藥殼之間，并與所述安裝板和所述隔板粘結(jié)配合；

14、所述主裝藥和所述副裝藥的周向外側(cè)面均與所述殼體之間間隙配合并涂抹惰性潤滑涂層；

15、所述起爆機構(gòu)、所述傳爆藥殼、所述中心螺塞及所述藥型罩共同組成中心剛性支撐結(jié)構(gòu)。

16、更進一步地，所述副裝藥為帶有中心孔的倒“凹”形回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，以底端的凹坑內(nèi)平面為工藝基準(zhǔn)與所述隔板的頂面粘結(jié)配合。

17、更進一步地，所述主裝藥為帶有中心孔的圓柱體結(jié)構(gòu)，頂面設(shè)置有中心凹坑，以頂端的中心凹坑平面為工藝基準(zhǔn)與所述隔板的底面粘結(jié)配合，以中心孔內(nèi)壁面為工藝基準(zhǔn)與所述藥型罩粘結(jié)配合。

18、更進一步地，所述中心螺塞的下端設(shè)置有臺階型外緣；

19、所述隔板的底端設(shè)置有階梯孔；

20、所述臺階型外緣與所述階梯孔臺形狀配合，用于對所述隔板進行周向和軸向限位。

21、更進一步地，所述殼體采用高強度金屬材料；

22、所述傳爆藥殼、所述壓環(huán)以及所述中心螺塞均采用金屬材料；

23、所述隔板采用高聲阻抗、彈性模量高于炸藥的惰性高分子材料，以便于承擔(dān)受力并控制炸藥爆轟序列增強聚能效果；

24、所述藥型罩采用聲速高、塑性好的金屬材料；

25、粘結(jié)配合采用與炸藥相容性好的粘結(jié)劑；

26、所述惰性潤滑涂層采用與炸藥相容性好的潤滑劑，以便于緩解在高過載沖擊過程中可能的工藝間隙摩擦導(dǎo)致炸藥柱局部溫度短時間內(nèi)顯著提高。

27、更進一步地，所述傳爆藥殼、所述壓環(huán)以及所述中心螺塞均采用高強度鋁合金，用于在確保結(jié)構(gòu)強度的同時減輕質(zhì)量；

28、所述隔板采用改性尼龍、聚碳酸酯、高密度聚乙烯或者聚四氟乙烯；

29、所述殼體采用35crmnsi鋼或者40crmnvb鋼；

30、所述藥型罩采用紫銅、鉭合金、鎳合金或者鈦合金；

31、所述粘結(jié)劑為蟲膠漆；

32、所述潤滑劑為石蠟。

33、更進一步地，所述傳爆藥采用傳爆炸藥壓制而成；

34、所述副裝藥和所述主裝藥均采用高能炸藥壓制而成。

35、更進一步地，所述起爆機構(gòu)與所述安裝板通過螺釘連接；

36、所述傳爆藥通過注膠方式與所述傳爆藥殼粘結(jié)配合。

37、更進一步地，所述隔板的上、下端面外緣以及所述副裝藥與所述主裝藥的各邊角均設(shè)置有倒圓角，用于減少局部應(yīng)力集中點出現(xiàn)。

38、更進一步地，所述隔板為圓錐、圓臺或圓柱形結(jié)構(gòu)；

39、所述藥型罩為類喇叭形結(jié)構(gòu)、曲直結(jié)合形、直錐結(jié)合形或者鐘形。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

41、1、本發(fā)明的分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)對傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，通過改變隔板、藥型罩和主裝藥的結(jié)構(gòu)，同時增設(shè)了傳爆藥殼和中心螺塞，從而通過起爆機構(gòu)、傳爆藥殼、中心螺塞及藥型罩在殼體軸心組成中心剛性支撐結(jié)構(gòu)，配合隔板將大部分慣性力經(jīng)由中心剛性支撐結(jié)構(gòu)直接傳遞至殼體，從而大幅降低主裝藥和副裝藥的危險界面應(yīng)力，有效降低在受到底面軸向載荷的條件下內(nèi)部炸藥的實際應(yīng)力峰值，從而在受到外部撞擊條件下保證系統(tǒng)的安全性。

42、2、本發(fā)明的分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)采用主裝藥與副裝藥間隙配合設(shè)計，結(jié)合中心剛性支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，可對聚能裝藥結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力進行分段，減少慣性力累積效應(yīng)。

43、3、本發(fā)明的分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)中傳爆藥殼采用金屬材料制成，可以滿足中心剛性支撐結(jié)構(gòu)的強度要求，同時周向側(cè)壁分布有多個開孔，便于穩(wěn)定、均勻起爆副裝藥。

44、4、本發(fā)明的分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)中，藥型罩的底端設(shè)置有環(huán)形凸緣，并通過壓環(huán)將環(huán)形凸緣壓緊在殼體的限位槽內(nèi)，藥型罩的上端與中心螺塞螺紋連接，實現(xiàn)了藥型罩與殼體的固定，使得藥型罩對主裝藥的壓力大大減小。

45、5、本發(fā)明的分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)中，在主裝藥和副裝藥的周向外側(cè)面涂抹惰性潤滑涂層，通過惰性潤滑涂層技術(shù)可以緩解在高過載沖擊過程中各部件形變、位移摩擦而導(dǎo)致炸藥柱局部溫度短時間內(nèi)顯著升高所引起的安全性問題。

46、6、本發(fā)明的分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)采用上述結(jié)構(gòu)，不影響聚能裝藥結(jié)構(gòu)的毀傷能力。