隔爆机构设计的若干特点

在设计隔爆机构时，应根据引信的总体结构和应用特点，考虑隔爆机构的隔爆方式、运动形态、基本结构等。上述各种隔爆机构的比较见表8-1。

表8-1　各种隔爆机构的比较

对雷管与导爆药柱间的隔爆，通常是用足够厚度的隔板来隔断爆轰的传递。但雷管爆炸时，除了爆轰波，同时还有气体生成物产生，在隔爆机构设计中必须考虑雷管与导爆药柱的密封性对隔爆性能的影响。特别是对带有火药保险的隔爆机构，其雷管爆炸时的爆轰波及炽热的气体可能将保险药和膛内发火机构的火帽引爆，三者同时作用会形成相当强的火焰冲量，并沿隔板与引信体的间隙可将导爆药柱熏黑或烧焦，甚至引爆。

雷管与导爆药柱之间的缝隙，通常由隔板与引信体之间的配合公差或零件变形、超差造成。为保证雷管与导爆药柱间的密封性，通常采取下列措施：

（1）利用密封圈或垫片堵塞隔板与引信体之间的间隙，如图8-22所示。

图8-22　用密封垫密封导爆药

（2）将导爆药柱自身密封起来。从增加雷管与导爆药之间的密封的角度出发，最好选用带有外壳的导爆管，这在带有火药延期解除保险的隔离机构中更为必要。如果导爆药是直接压入隔板的，最好加一个导爆药罩。这样，雷管意外爆炸时，即使火焰气体冲破密封圈传到导爆药面，导爆药罩由于是密封的，也不致被引爆。

（3）将隔板与引信体作成一体。

雷管爆炸时的起爆能力主要表现在轴向，因为爆炸时形成极大的压力，爆炸生成物主要沿轴向向前运动，少量向径向扩散。之所以不向后面扩散，是因为每一层炸药爆炸时的生成物要受到后一层爆炸生成物的推动，使得向前运动得到加强。另外，雷管都装在金属材料或塑料制成的雷管座中，雷管座限制了雷管爆炸生成物的侧向飞散，从而进一步加强了雷管爆炸时的轴向威力。雷管爆炸后，爆轰生成物到达隔板表面时所形成的冲击波为一脉冲载荷，其压强很大，并且中心点的压力最高，边缘处稍小，而持续时间仅为数微秒。由于脉冲压力波的作用时间很短，因此来不及传到介质的各部分，只能作用在雷管底面积的局部范围内。

在引信中，凡是有水平运动雷管座的隔爆机构，通常都依靠隔板起隔爆作用。雷管爆炸时的爆轰冲击波通过隔板后能否激发导爆药或传爆药，取决于很多因素，如雷管的结构尺寸、密度、爆轰参数和其他物理化学特性，导爆药的临界参数、装药的性质和物理结构，以及隔板材料的性质、几何尺寸，等等。

雷管爆轰后，所形成的冲击波一部分传入隔板，一部分在入射界面上反射回来。从可靠隔离考虑，被反射回的部分越多越好。爆轰波在隔板表面的反射特性取决于隔板材料的冲击阻抗（材料初始密度与冲击波速度的乘积）：隔板材料的冲击阻抗若大于雷管的冲击阻抗，则反射时隔板界面上的压力高于爆轰波的压力，爆轰生成物中的反射波为冲击波；反之，如果隔板材料的冲击阻抗小于雷管的冲击阻抗，反射时界面上的压力小于爆轰波的压力，则爆轰生成物中的反射波为稀疏波；如果隔板的冲击阻抗等于雷管的冲击阻抗，则在介质界面上不发生波的反射现象，冲击波强度不变地进入隔板。因此，隔板材料的冲击阻抗是标志隔板隔爆性能的主要参数之一，为了增大反射波的强度，也即减少传入隔板中的冲击波能量，隔板的冲击阻抗应尽量大。密实介质（如铜、钢、铝）的冲击阻抗都比炸药的冲击阻抗大得多，因此反射波都为冲击波，也就是说，爆轰到达这些介质的表面时，反射回爆轰生成物中的能量比较多。一般隔板的材料都选用铜和钢，其主要原因之一就是这些材料的冲击阻抗大。

爆轰冲击波进入隔板后，随着在隔板中的传播而衰减。但是，这种衰减并不完全是线性的，而是在隔板入射面附近衰减得快，以后按接近线性的规律衰减，如图8-23所示。这就是说，不是隔板的整个厚度均匀地承担衰减冲击波的作用，而是靠接近隔板入射面大约1mm的金属承担主要衰减作用。

图8-23　冲击波压力沿隔板厚度的分布

冲击波通过隔板时的衰减程度，与隔板材料的冲击压缩系数（冲击后的材料密度与原始密度之比）关系很大。在同样的冲击压力下，冲击压缩系数越小，冲击波通过时衰减得越快。试验表明，铜对冲击波的衰减能力比锌和铅的好，尽管铅的密度大，但因它的冲击压缩系数也大，所以铅板的隔爆能力并不好。

雷管爆轰冲击波对隔板的破坏作用如图8-24所示。

图8-24　爆轰波对隔板的破坏作用

首先，破坏作用表现在隔板表面上，因材料的变形而产生一个与雷管直径大小相当的圆锥形凹坑。对于钢隔板，凹坑深度在1mm左右。凹坑附近材料的硬度有明显提高，这是冲击压缩的结果。

其次，冲击波在材料中以应力波的形式主要沿纵向传播，使隔板材料处于受压状态。当压缩应力波的波头到达隔板的自由面（即接近导爆药的那一面）时，应力波按弹性波反射一个与入射波的压缩波相当的拉伸波。此拉伸波的应力与入射波的应力方向相反，并且两个波连续地发生干扰。反射波波头所到之处，材料由原来的受压状态变为受拉状态。在接近自由面的某一断面上，当拉伸应力的值达到材料的临界破坏应力时，就在该断面上出现破裂。破裂发生在与雷管直径相当的范围内。破裂发生时，首先在中心部分出现裂口，破裂沿径向向四周扩大，形成层裂。同时，传入层裂部分中的应力波的能量转变为碎片动能，可使碎片剪断与周围材料的联系，并以一定的速度向导爆药飞去。这种作用称为“应力波反射碎甲作用”。显然，隔板材料的临界拉伸破坏应力越大，越不容易产生层裂。铜隔板的临界拉伸破坏应力较大，因而抵抗层裂的能力也较强。

综上所述，隔板的隔爆能力主要体现在反射爆轰冲击波的能力、衰减冲击波的能力和抵抗层裂的能力这三个方面。在满足隔爆能力方面，引信常用的金属材料中，铜隔板最好，钢次之，铝最差，因此，在满足同一隔爆要求的情况下，铜隔板的厚度可小一些。根据经验，铝、钢、铜金属隔板的厚度，大致可按3:2:1的比例选取。

复合隔板是指由两种或两种以上介质组成的隔板。目前，隔离雷管型引信都是采用复合隔板，即在隔板与传爆药柱之间有纸垫，或有金属罩或垫片，或有空气隙。复合隔板能在保证可靠隔爆的条件下减小隔板厚度或在一定的隔板厚度下提高隔爆性能。

铝隔板的隔爆性能较铜和钢都差，但为满足某些特殊要求，需采用冲击阻抗小、密度低、可压缩性大的材料（如铝等）作隔板。为保证可靠隔爆，一般只能增加隔板厚度及雷管与导爆药柱的径向间隙。但单纯地增加隔板厚度并不能显著提高隔爆性能，且受结构尺寸限制。此时应采用复合隔板，使爆轰波产生多次反射，大大衰减冲击波强度，从而有效地减小隔板厚度。

当采用复合隔板时，与雷管接触的那层隔板应选择冲击阻抗大的材料（铜或钢），以使雷管的爆轰能量较多地反射回爆炸产物中去。由于冲击波在金属隔板约1mm厚度上衰减最快，故屏蔽隔板一般选稍大于1mm即可。通常复合隔板只需加在与雷管相接近的部位，其尺寸应略大于雷管的直径。为提高雷管与导爆药柱之间的隔爆性能，在不增加二者边缘距离的情况下，可在导爆药柱外加一钢套圈，这也属于复合隔板。复合隔板既能提高隔爆性能，又不影响雷管对导爆药柱的引爆。

如果原采用的是钢板，而隔板厚度不能保证隔爆安全性时，在不改变厚度的情况下，只需将整体的钢隔板改为相同材料的两层或三层隔板，就可以使隔爆安全性得到明显的提高。

当采用单一金属隔板时，可以采取以下措施提高隔爆安全性：

（1）雷管底部与金属隔板表面间留有空气隙。当雷管与隔板不是紧密接触而是留有空气间隙时，其起爆能力将随空气隙的增大而迅速减小。这是因为空气的密度大大低于爆轰生成物的密度，使稀疏波向爆轰生成物方向传播，冲击波的能量因稀疏波的干扰而得到衰减。

（2）在金属隔板与传爆药柱间增加缓冲物，如纸垫等。试验表明，虽然冲击波通过一定厚度的纸垫时没有通过相同厚度的空气隙衰减得快，但是纸垫对隔板底部产生的层裂或变形有缓冲作用。所以，通常在隔板与传爆药之间加有纸垫。

增加空气隙与纸垫有利于可靠隔爆，但不利于可靠引爆。当导爆药柱为中心配置且带壳时，则纸垫最好带有与导爆药柱直径相当的中心孔。

闭锁机构的作用是使隔爆机构解除隔爆后将雷管座或火帽座固定于待发位置，以防雷管与导爆药柱在弹丸飞行或碰目标时错开，造成引信瞎火。对闭锁机构的基本要求是闭锁确实可靠、结构简单、工艺性好。按驱动力的不同，闭锁机构可分为离心销式闭锁机构、惯性销式闭锁机构、离心销与惯性销联合作用式闭锁机构和弹簧销式闭锁机构。

（1）离心销式闭锁机构。对于这种闭锁机构，通常应使离心销在勤务处理时处于雷管座内。对离心力驱动的盘状转子，在设计闭锁位置时，应考虑转子的平衡位置及转子惯性主轴相对雷管轴线的位置。

（2）惯性销式闭锁机构。惯性销通常设置在隔板中，也可设置在雷管座中，如图8-25所示。

图8-25　惯性闭锁销的设置部位
（a）惯性销在隔板中；（b）惯性销在滑块中

（3）离心销与惯性销联合作用式闭锁机构。通常转子转正后，闭锁离心销飞开，一半插在本体上，一半仍留在转子内，同时，惯性销前冲，以堵塞离心销的退路，如图8-26所示。

图8-26　离心销与惯性销联合作用的闭锁机构

（4）弹簧销式闭锁机构。通常应使弹簧销的运动方向与前冲力的方向一致，以保证闭锁可靠，机构简图如图8-27所示。平时闭锁销抵在雷管座的导槽上，雷管座运动时，销子沿着导槽的斜面压缩弹簧，当雷管座运动到位时，闭锁销在弹簧的推动下插入雷管座的孔内将其固定。

图8-27　弹簧销闭锁机构简图

在下列条件下，隔爆机构可不单独设置闭锁机构：

（1）驱动的滑块（或转子）运动到位后，弹簧尚有足够的压力；

（2）弹簧驱动的水平转子的旋转方向与弹丸旋转方向一致；

（3）空间隔爆机构解除隔爆时，其运动体的运动方向与前冲方向一致。