裝配間隙對雷管作用時間的影響及控制*

李 光，劉 剛

(中國工程物理研究院化工材料研究所，四川 綿陽 621999)

雷管屬于起爆類火工元件。作為起爆傳爆序列的重要組成部分，雷管的作用時間是表征其輸出特性的主要指標之一。常用雷管作用時間的測試方法主要包括：探針法、靶線法、聲電法和光電法等[1]。為了研究作用時間測試方法和影響因素，國內學者開展了大量工作。姚則武等[2]研究了某型橋絲電底火作用時間的影響因素分析，獲得了外部激勵、產品內部結構特性與作用時間的相互關系。樊龍龍[3]通過實驗和數字模擬研究，認為電雷管作用時間超長主要原因為起爆藥粒度過大和管殼設計不合理。南長江[4]根據魚雷爆發器用電雷管的使用特點，提出了一種改進的魚雷爆發器電雷管作用時間測試方法，克服了原測試方法的缺陷。華光等[5]研究了在動態模擬裝置上采用光控和聲控兩種測時方法的可能性,并設計了光控和聲控電路。

探針法測量雷管作用時間方法已比較成熟[6]，主要采用火花隙探針法進行測試，將火花隙探針與雷管通過手工裝配的方式對正組裝。但是，手工裝配一致性很難保證，火花隙探針與雷管底部不可避免的存在微小間隙，影響了測試結果的準確性。本文通過預制裝配間隙的方式，首先研究了裝配間隙對雷管作用時間的影響規律；其次，設計專用工裝改進測量方法，保證雷管與火花隙之間無間隙裝配；最后，通過試驗，驗證了改進測試方法對測試可靠性和一致性的提升作用。

1 裝配間隙對作用時間的影響規律

1.1 試驗原理

雷管發火前，在火花隙兩級加載一定幅值的電壓。起爆裝置輸出電流的同時給出一路信號作為作用時間起點信號。雷管起爆后產生爆轟輸出，產物導通火花隙電極，從而使斷路變為通路，預加載的電壓表現為突變信號，以此作為作用時間的終點信號。比較作用時間的起點信號和終點信號，獲得雷管作用時間。火花隙結構如圖1所示。火花隙兩電極的間距與導通時間成反比，與絕緣性能成正比。試驗中采用的火花隙電極中心間距為 0.5 mm；為保證雷管底部金屬殼體不直接導通火花隙探針，需要在雷管底部和火花隙探針之間放置一層絕緣聚酯薄膜。

圖1 火花隙探針結構示意圖

1.2 試驗結果

對于火花隙探針測量作用時間來講，裝配間隙是敏感參量。本試驗開展了不同預制裝配間隙下的雷管作用時間測試。裝配間隙分別為 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mm，每個間隙下的試驗數量為5發，結果見表1和圖2所示。

圖2 不同裝配間隙下作用時間分布

表1 不同裝配間隙雷管的作用時間測試結果

結果表明，雷管的作用時間與裝配間隙呈線性關系，即：隨著裝配間隙增大，作用時間也線性增大。對于沖擊波，預制間隙屬于較小尺寸，在此范圍內，沖擊波速度衰減較小，可認為近似不變。因此，雷管作用時間隨著預制裝配間隙增加而線性增加。這也表明，手工裝配和膠布固定的火花隙作用時間測量方法有可能造成雷管作用時間失真，增加了測試的不確定度。為提高火花隙探針法作用時間測試準確度，減少人為裝配因素造成的偏差影響，真實反應雷管作用時間，本文改進了測試方法，重新設計了火花隙探針，并評估了新探針的測試效果，為雷管作用時間測試提供支撐。

2 工裝設計

2.1 總體要求

本文設計的作用時間測試探針主要針對爆炸絲雷管。為了保證測試可靠性和準確性，測試工裝應滿足以下要求：①爆炸絲雷管輸出端面應與火花隙探針接受端面對正且緊密貼合；②在裝配過程簡潔，不會因操作人員不同產生裝配差異。

2.2 設計思路與結果

根據總體要求，確定了火花隙探針設計思路。設計組合筒用于固定火花隙探針、聚酯薄膜和爆炸絲雷管，組合筒內部空腔保證探針和雷管中心對正，組合筒和蓋帽之間通過螺紋連接，由螺紋長度、火花隙和雷管總長之間的余量，以及雷管底部彈簧壓縮量之間的配合保證緊貼。

裝配時，先將火花隙探針放于組合筒內腔底部，再放入聚酯薄膜。將彈簧套入爆炸絲雷管腳線并退至底部，再將其裝入蓋帽內。將裝好試驗件的組合筒和蓋帽擰緊。設計的火花隙作用時間測試工裝設計示意圖如圖3所示。

圖3 作用時間測試工裝設計示意圖

根據以上設計，針對某型爆炸絲雷管，確定了測試工裝的圖紙，如圖4所示。為了便于加工、裝配觀察和絕緣用，測試工裝采用有機玻璃材料。

圖4 工裝設計圖

3 試驗驗證

3.1 試驗件裝配

根據以下裝配順序進行裝配：

1)先將火花隙探針放入組合筒內，并將腳線拉至底部貼緊；

2)將聚酯薄膜放入組合筒內，搖動組合筒使聚酯薄膜片沉到組合筒底部，平鋪于火花隙電極塞端面；

3)將雷管腳線穿過彈簧，并蓋帽；

4)將裝好雷管、彈簧的蓋帽對準組合筒，旋緊。

裝配好的試驗件示意圖如圖5所示。

圖5 裝配試驗件示意圖

3.2 試驗結果

采用以上設計的作用時間測試工裝，開展了某型爆炸絲雷管的作用時間測試。測試了5發爆炸絲雷管作用時間，如表2所示。可以看出，采用設計的作用時間測試工裝測試到的某型爆炸絲雷管作用時間均值 1.216 μs，極差僅 40 ns。相比于原測試方法，在穩定性、可靠性方面有非常明顯的進步。

表2 雷管作用時間測試表

4 結論

本文針對某型雷管作用時間測試過程中存在的中心對正、間隙等裝配誤差顯著影響測試結果的問題，設計了針對某型雷管作用時間測試用的火花隙探針測試工裝，工裝裝配簡潔，能有效保證火花隙探針、聚酯薄膜和爆炸絲雷管之間的緊密貼合。通過實際裝配和作用時間測試，極差僅 40 ns，實現了提高測試準確度、減少人為因素偏差的目標。