一种通用型高精度平面冲击波发生器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种通用型高精度平面冲击波发生器及其制备方法，目的在于解决现有平面波透镜的尺寸较大，制造成本较高，而鼠夹式平面波发生器采用高低两种爆速的炸药，输出平面波精度较差的问题。本发明专利技术通过传爆药线的高精度走时设计，将一点爆炸转换成多点同时起爆，从而将点爆轰转换成面爆轰，通过衰减层的厚度控制保证后界面输出的冲击波为近似平面冲击波；同时，通过衰减层厚度的不同，控制输出冲击波压力。本发明专利技术既可以用于平面炸药的引爆装置，又可以作为动高压下材料物性研究的加载装置。本发明专利技术制备的平面冲击波加载装置具有体积小、平面波输出精度高、输出精度不受装置体积变化、加工成本低等特性，具有较高的应用价值和较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种通用型高精度平面冲击波发生器及其制备方法
本专利技术涉及化学领域，尤其是平面冲击波发生装置领域，具体为一种通用型高精度平面冲击波发生器及其制备方法。
技术介绍
平面波发生器是化爆高压加载装置的重要组成部件，其作用是将点起爆的散心爆轰波转化成为平面爆轰波，这样即可对受试样品进行一维应变的冲击加载。常用的平面波发生器包括平面波透镜、鼠夹式平面波发生器。其中，平面波透镜由低爆速和高爆速炸药组成，内层为低爆速炸药的圆锥体，外层为高爆速炸药的圆锥台体，其通过两种炸药交界面的控制，使得距离中心点处不同距离处的爆轰波同时到达界面，输出平面冲击波。常用平面波透镜的直径为∅100mm和∅200mm，一般情况下，在药层距离中心处90%的尺寸范围内，平面波透镜的波阵面不平度小于0.15μs。然而，这种平面波发生器的尺寸一般较大，且制造成本较高。鼠夹式平面波发生器是另一种常用的平面波发生器，其采用点起爆获得直线波，然后将直线波转化成面爆轰，输出平面冲击波。这种平面波发生器的加工较为繁琐，且由于采用高低两种爆速的炸药，输出平面波不平度一般大于0.2μs，输出平面波精度较差。为此，迫切需要一种新的平面冲击波发生装置，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对现有平面波透镜的尺寸较大，制造成本较高，而鼠夹式平面波发生器采用高低两种爆速的炸药，输出平面波精度较差的问题，提供一种通用型高精度平面冲击波发生器及其制备方法。本专利技术提供一种通用型高精度平面冲击波发生器装置和/或设计技术，通过传爆药线的高精度走时设计，将一点爆炸转换成多点同时起爆，从而将点爆轰转换成面爆轰，通过衰减层的厚度控制保证后界面输出的冲击波为近似平面冲击波；同时，通过衰减层厚度的不同，控制输出冲击波压力。本专利技术的冲击波发生装置既可以用于平面炸药的引爆装置，又可以作为动高压下材料物性研究的加载装置。本专利技术制备的平面冲击波加载装置具有体积小、平面波输出精度高、输出精度不受装置体积变化、加工成本低等特性，具有较高的应用价值和较好的应用前景。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种通用型高精度平面冲击波发生器，包括点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层，所述点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层依次相连；所述点转线装置包括点转线基板、设置在点转线基板内的点转线药槽、设置在点转线药槽内的点转线药板，所述点转线药槽包括与导爆管相配合的第一导爆槽、与第一导爆槽连通的第二导爆槽、与第二导爆槽连通的第三导爆槽、与第一导爆槽平行的第四导爆槽，所述第三导爆槽与第二导爆槽相互垂直，所述第一导爆槽依次通过第二导爆槽、第三导爆槽与第四导爆槽连通；所述线转面装置包括线转面基板、设置在线转面基板内的若干个线转面药槽、设置在线转面药槽内的线转面药板，所述线转面药槽包括与第四导爆槽连通的第五导爆槽、与第五导爆槽连通的第六导爆槽，所述第五导爆槽与第六导爆槽相互垂直；所述主药板组件包括主基板、设置在主基板上的主药板，所述第六导爆槽与主药板连通；所述点转线药板、线转面药板、主药板均采用同种炸药制成。所述第一导爆槽与第二导爆槽的之间的夹角为135°。所述点转线装置的边缘设置有第一连接件，所述点转线装置的第一连接件通过螺栓或螺杆或螺钉与线转面装置相连。所述线转面装置的边缘设置有第二连接件，所述线转面装置的第二连接件通过螺栓或螺杆或螺钉依次与主药板组件、衰减层相连。所述点转线药板、线转面药板、主药板均采用等静压压装制备而成。还包括与点转线装置相配合的雷管套。所述点转线基板、线转面基板、主基板分别采用延展性较好的有色金属制备而成。所述有色金属为LY12。所述衰减层采用惰性材料制备而成。前述通用型高精度平面冲击波发生器的制备方法，包括如下步骤：（1）按设计图纸分别制备点转线基板、点转线药槽、线转面基板、线转面药槽、主基板、衰减层；（2）将炸药分别装入点转线药槽、线转面药槽、主基板，并采用60MPa～120MPa范围内的等静压对装药进行压装，保压后去除压力，进入零压固化环节，分别制备出点转线装置、线转面装置、主药板组件；（3）待步骤2零压固化完成后，将得到点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层进行组装，即可。所述步骤2中，将炸药进行捏合、研磨后分别装入点转线药槽、线转面药槽、主基板。所述步骤2中，待零压固化完成后，采用超声测厚仪对炸药层的厚度进行测量，要求炸药层的厚度公差在30μm以内，同时采用精度为0.01g的精密电子称对装药完成的点转线装置和线转面装置进行称量，要求重量误差不大于±1.0g。所述步骤2中，保压时间为20~60min。进一步，所述步骤2中，保压时间为30min。所述步骤3中，组装得到的发生器作为加载装置时，还需要雷管作为起爆组件。针对前述问题，本专利技术提供一种通用型高精度平面冲击波发生器及其制备方法。本专利技术的设计中基于点起爆线，线起爆面的思想，通过药线设计控制主药板的多点同时起爆，从而对输出平面冲击波波形进行控制，成功的实现了体积小、成本低、精度高的平面冲击波发生装置的设计加工。本专利技术提供一种全新的平面波发生器，其具有如下创新。（1）传统平面波发生器采用低爆速和高爆速炸药组成，通过交界面控制或走时相加相等实现平面冲击波的输出，而本专利技术采用45°角设计，从而只需要一种填装炸药，结合新的点转线装置和线转面装置的设计，使得主药板上不同位置处的点同时起爆，从而控制输出冲击波的不平度保持在一定时间范围内。（2）本专利技术将单点起爆转化为密集多点同时起爆，从而引爆主药板，能严格控制主药板上不同点的起爆时间，从而控制输出冲击波的不平度保持在一定时间范围内。由于采用等时设计，同时传爆炸药爆轰速度远高于冲击波在点转线装置、线转面装置基板中的传播速度，所以不存在炸药传爆过程中由于药线之间相互影响而发生殉爆、熄爆等现象。（3）本专利技术研制的平面波发生装置需要钻多组相同尺寸的小孔，然后在小孔中填装成分均匀一致的炸药，整体加工填装存在较大的难度。为此，本专利技术采用多个独立组件设计，对其分别进行加工和装药，从而减小了加工难度，同时能较为容易的控制加工精度，使得最终输出平面波发生装置的冲击波平面度满足要求。进一步，本专利技术提供前述通用型高精度平面冲击波发生器的制备方法。在一个具体实例中，该冲击波发生器采用如下步骤制成。（1）分别加工点转线装置、线转面装置及主药板组件的基板，基板需用延性较好的有色金属加工，本例采用延展性较好同时较容易加工的LY12。为了保证输出冲击波的平面度和压力精度，需要保证加工误差不大于±0.05mm。同时，保证点转线装置和线转面装置的重量误差不大于±0.9g。衰减层采用惰性材料进行加工，需要保证其尺寸精度、平面度、平行度。（2）将制备的点转线基板、线转面基板、主基板进行清洗并烘干后，对其材料密度、尺寸、表面粗糙度进行复测，对点转线装置和线转面装置的重量进行复测。（3）本专利技术中，爆轰性能稳定、安全性较好的炸药均可作为本专利技术的装药，本例选用炸药配比为HMX：粘合剂=95：5。将配好的炸药进行捏合、研磨后，填装入点转线装置的线转面药槽、线转面装置的线转面药槽及主药板上。采用60MPa～120MPa范围内的等静压对装药进行压装，保持30min后去除压力，进入零压固化环节。完成后，采用超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用型高精度平面冲击波发生器，其特征在于，包括点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层，所述点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层依次相连；所述点转线装置包括点转线基板、设置在点转线基板内的点转线药槽、设置在点转线药槽内的点转线药板，所述点转线药槽包括与导爆管相配合的第一导爆槽、与第一导爆槽连通的第二导爆槽、与第二导爆槽连通的第三导爆槽、与第一导爆槽平行的第四导爆槽，所述第三导爆槽与第二导爆槽相互垂直，所述第一导爆槽依次通过第二导爆槽、第三导爆槽与第四导爆槽连通；所述线转面装置包括线转面基板、设置在线转面基板内的若干个线转面药槽、设置在线转面药槽内的线转面药板，所述线转面药槽包括与第四导爆槽连通的第五导爆槽、与第五导爆槽连通的第六导爆槽，所述第五导爆槽与第六导爆槽相互垂直；所述主药板组件包括主基板、设置在主基板上的主药板，所述第六导爆槽与主药板连通；所述点转线药板、线转面药板、主药板均采用同种炸药制成。

【技术特征摘要】
1.一种通用型高精度平面冲击波发生器，其特征在于，包括点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层，所述点转线装置、线转面装置、主药板组件、衰减层依次相连；所述点转线装置包括点转线基板、设置在点转线基板内的点转线药槽、设置在点转线药槽内的点转线药板，所述点转线药槽包括与导爆管相配合的第一导爆槽、与第一导爆槽连通的第二导爆槽、与第二导爆槽连通的第三导爆槽、与第一导爆槽平行的第四导爆槽，所述第三导爆槽与第二导爆槽相互垂直，所述第一导爆槽依次通过第二导爆槽、第三导爆槽与第四导爆槽连通；所述线转面装置包括线转面基板、设置在线转面基板内的若干个线转面药槽、设置在线转面药槽内的线转面药板，所述线转面药槽包括与第四导爆槽连通的第五导爆槽、与第五导爆槽连通的第六导爆槽，所述第五导爆槽与第六导爆槽相互垂直；所述主药板组件包括主基板、设置在主基板上的主药板，所述第六导爆槽与主药板连通；所述点转线药板、线转面药板、主药板均采用同种炸药制成。2.根据权利要求1所述通用型高精度平面冲击波发生器，其特征在于，所述第一导爆槽与第二导爆槽的之间的夹角为135°。3.根据权利要求1或2所述通用型高精度平面冲击波发生器，其特征在于，所述点转线装置的边缘设置有第一连接件，所述点转线装置的第一连接件通过螺栓或螺杆或螺钉与线转面装置相连。4.根据权利要求1或2或3所述通用型高精度平面冲击波发生器，其特征在于，所述线转面装置的边缘设置有第二连接件，所述线转面装置的第二连接件通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，伍星，高志鹏，刘艺，杨佳，刘雨生，刘高旻，张福平，贺红亮，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院流体物理研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51