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一種分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)

文檔序號:39723420發(fā)布日期:2024-10-22 13:18閱讀:3來源:國知局
一種分段式防撞擊聚能裝藥結(jié)構(gòu)

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(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)而對預(yù)定目標(biāo)進(jìn)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(yùn)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(jìn)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(yùn)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(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),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(jìn)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(shí)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(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行周向和軸向限位。

21、更進(jìn)一步地,所述殼體采用高強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度鋁合金,用于在確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jìn)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(jìn)一步地,所述起爆機(jī)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(jìn)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(diǎn)出現(xiàn)。

38、更進(jìn)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(jìn)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(jī)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(shí)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(jìn)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(qiáng)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(shí)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。

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