火焰雷管浸水性能探讨

王文敏 席晟华 严宜豪 陈夏燕

（浙江物产光华民爆器材有限公司，浙江 龙游 324400）

雷管用于武器系统的点火、传火、起爆、传爆等控制系统[1],其功能首发性和作用敏感性决定了其在武器装备系统中的地位和作用,作为武器系统中的最敏感部分,其安全性和可靠性直接影响武器系统的安全性和可靠性,若作用失效造成整个武器系统的失效。雷管的密封性能是雷管环境适应性重要指标,火焰雷管管壳带有火孔,为非密封型火工品,湿热、淋雨等环境易造成产品失效,为提高火焰雷管的防潮性能,某类产品以Pd/Al含能金属薄膜取代绸垫[2]以提高密封性,含能金属薄膜是由不同金属相互交替叠加而成,各组分的单层膜厚度仅为数纳米,备制较为复杂,目前尚未得到广泛推广应用。本文在传统火焰雷管结构的基础上,通过对火焰雷管输入端结构的设计改进,以提升雷管的密封性能。

1 方案结构设计

传统火焰雷管通常由雷管壳、加强帽、绸垫、点火药、起爆药、猛炸药组成,一般采用三硝基间苯二酚铅作为输入端点火药。该药剂火焰感度好,机械感度低,在火工品中主要起到引燃作用。由于火焰雷管为非密封结构,在管壳传火孔处垫一绸垫,以确保雷管不撒药。

通过某型传统火焰雷管(尺寸Ф4.09 mm×4.4 mm)经浸水试验后,雷管经标准黑药柱点燃爆炸未在于2mm厚铅板上形成炸孔,此现象说明雷管中起爆药、炸药浸水后受潮失效,输出无法形成有效爆轰。爆炸后铅板状态如图1所示。

图1 受潮后雷管在铅板上的输出

针对火焰雷管浸水失效问题,对产品进行结构设计调整:设计将火焰雷管作为一个零部件,装入压好一层三硝基间苯二酚铅的管壳中,管壳中的三硝基间苯二酚铅与部件火焰雷管输入端之间装一个环形支撑圈,以便在雷管内部形成空腔。

根据部件火焰雷管尺寸(Ф4.09 mm×4.4 mm),设计雷管尺寸为Ф4.87 mm×5.3 mm,雷管内径设计为Ф4.10 mm,以便装入部件火焰雷管,管壳底部带传火孔;环形支撑圈尺寸设计为外径Ф4.1 mm,内径Ф3.00 mm,高度0.5 mm。环形支撑圈结构如图2所示。

图2 环形支撑圈示意图

为确保环形支撑圈装入外管壳时不破坏三硝基间苯二酚铅药层,在压三硝基间苯二酚铅时装一个带孔加强帽,改进行后的雷管结构示意图如图3所示。

图3 改进行后的雷管结构示意图

2 样品装配

按如下工序装配样品:管壳内垫绸垫→装三硝基间苯二酚铅→装带孔加强帽→压合→装支撑圈→装部件火焰雷管(Ф4.09 mm×4.4 mm火焰雷管)→收口→收口部涂漆。管壳底部传火孔尺寸设计为Ф2.0 mm,三硝基间苯二酚铅药量为16mg,压后药层厚度约0.5 mm,共装配样品三组,样品1不装支撑圈,样品1、样品2镶嵌的火焰雷管为常规正装火焰雷管,样品3镶嵌的火焰雷管为反装火焰雷管,样品种类见表1,样品高度尺寸为5.13 mm～5.32 mm。

表1 试验样品种类

3 试验

装配好的样品以水深8cm的条件浸泡4h、24h、48h、72h,取出擦干水迹,以标准黑药柱点燃,点燃距离15cm,试验结果见表2。样品浸水试验后输出威力如图4所示。

表2 样品浸水试验结果表

图4 浸水试验后输出威力

传统火焰雷管在浸水4h后铅板炸孔小于雷管外径,且有未炸穿铅板现象,说明水分已通过绸垫完全渗透至起爆药、猛炸药,造成雷管失效;在样品1中,在管壳内先装三硝基间苯二酚铅,再装入火焰雷管,火焰雷管中的三硝基间苯二酚铅与管壳中的药剂之间隔着绸垫,两药剂为非紧密接触,水分沿着绸垫渗透至火焰雷管,浸水24h后有未炸穿铅板现象,有效炸穿铅板的铅板孔径较正常孔径偏小,说明已水分已渗透至起爆药,导致起爆能力下降。而样品2、样品3由于雷管与药剂之间加装有环形支撑圈,在雷管内部形成有效空腔,第一道三硝基间苯二酚铅浸水后,隔着空腔,水分无法渗透到部件火焰雷管内部,雷管输出正常。

4 结论

本方案利用三硝基间苯二酚铅耐水特性,采取以湿透的三硝基间苯二酚铅发火后点燃干燥的三硝基间苯二酚铅完成雷管的传爆序列,从而实现火焰雷管密封性能,方案经装配雷管浸水试验,经受了72h的密封性能考核。由于方案结构为镶嵌式结构,雷管的输出威力取决于作为零部件的火焰雷管的输出威力。因此,适合外径稍大的雷管装配,对于外径Ф3.0 mm以下的产品,实际装药直径偏小可能导致输出威力降低。