本發(fā)明涉及用于離心機水下爆炸模型試驗的起爆裝置，屬于離心模型試驗的應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
戰(zhàn)時大型水壩一旦受到爆炸破壞，以及進而導(dǎo)致多個水利工程發(fā)生連潰，將造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，研究大壩工程的抗爆安全問題對最大限度降低損失，以及進行大壩建設(shè)的安全性評估具有十分重要理論指導(dǎo)意義。由于經(jīng)費和場地受限，難以通過原型爆炸試驗研究得到爆炸荷載作用下大型壩體毀傷的機理；傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型實驗也難以真實揭示爆炸原型的力學(xué)行為和破壞過程。土工離心機通過高速旋轉(zhuǎn)增加模型重力，使模型介質(zhì)體產(chǎn)生與原型相近的自重力，模型的變形及破壞機制與原型相似，從而可模擬復(fù)雜的巖土工程及動力學(xué)問題。離心機爆炸模型試驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一在于可靠起爆微型爆炸源。由于離心機離心力加載的能量放大效應(yīng)，試驗用微型爆炸源需符合嚴格的結(jié)構(gòu)和尺寸標準，此外，起爆裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇還需克服離心機高速旋轉(zhuǎn)時在起爆裝置材料中形成的離心拉應(yīng)力，同時還應(yīng)適應(yīng)水中試驗的特殊環(huán)境條件。目前，國內(nèi)外關(guān)于離心機水下爆炸試驗微型裝藥的起爆裝置研究尚未見諸報道，通過查閱相關(guān)資料，可用于離心機爆炸試驗的裝藥起爆方法主要有無起爆藥雷管技術(shù)、微型導(dǎo)爆管雷管起爆技術(shù)、DDNP起爆藥起爆技術(shù)和細徑導(dǎo)爆索起爆技術(shù)，但前三者裝藥量誤差較大，難以準確控制或難以適應(yīng)離心機水下爆炸的特殊試驗環(huán)境，而常規(guī)細徑導(dǎo)爆索起爆技術(shù)由于缺乏合適的連接裝置，同時導(dǎo)爆索包覆材料難以克服離心機高速旋轉(zhuǎn)的加載力，其使用效果也難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于離心機水下爆炸模型試驗的起爆裝置，可準確可靠的起爆微型裝藥，而且對離心機水下爆炸模型系統(tǒng)的破壞作用很小，結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種用于離心機水下爆炸模型試驗的起爆裝置，包括連接件、微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索，所述微型電雷管和導(dǎo)爆索端部部分位于連接件內(nèi)，細徑導(dǎo)爆索與微型電雷管連接，所述連接件包含殼體，泡沫鋁柱體和橡膠墊圈，泡沫鋁柱體內(nèi)部形成一端封閉的空腔體，用以放置微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索端部部分，微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索端部與空腔體腔壁之間均設(shè)有橡膠墊圈，以增大安放電雷管和導(dǎo)爆索時的摩擦力，通過增減橡膠墊圈數(shù)量可適應(yīng)不同尺寸規(guī)格的微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索安裝要求。作為優(yōu)選，所述連接件由兩個半圓柱體拼接而成，通過殼體壁面的螺栓禁錮構(gòu)成完整柱體，使微型電雷管與細徑導(dǎo)爆索端部緊密接合，能夠克服離心機高速旋轉(zhuǎn)的特殊力學(xué)環(huán)境，殼體內(nèi)部柱體采用的泡沫鋁材料制成，具有易加工，易安裝的特點，并有較好的消聲減振作用，可衰減微型雷管起爆后破片飛濺對離心機爆炸模型系統(tǒng)造成的破壞作用。作為優(yōu)選，所述細徑導(dǎo)爆索包含芯藥和包裹芯藥的包覆層，所述芯藥包含黑索金和添加劑，所述包覆層包含銀質(zhì)殼體和外覆的聚四氟乙烯。采用銀質(zhì)外殼可增大對芯藥的約束力，有效減小細徑導(dǎo)爆索的極限直徑，以更好適應(yīng)離心機水下爆炸試驗對細徑導(dǎo)爆索的藥量要求，同時，銀質(zhì)殼體相比于常規(guī)的金屬殼體如鉛、鋁等，其抗拉強度和硬度等力學(xué)性能具有明顯優(yōu)勢，能夠在離心機高速旋轉(zhuǎn)加載下保持其正常使用，外敷的聚四氟乙烯材料具有耐化學(xué)腐蝕，密封性能好的特點，可適應(yīng)水介質(zhì)或其它特殊介質(zhì)的試驗條件。作為優(yōu)選，所述黑索金的質(zhì)量為芯藥總質(zhì)量的92～96％。作為優(yōu)選，所述殼體外均勻纏繞兩層碳纖維。在殼體的外側(cè)均勻纏繞兩層碳纖維。以防殼體炸壞后，出現(xiàn)殼體破片飛濺。有益效果：本發(fā)明的用于離心機水下爆炸模型試驗的起爆裝置，能可靠起爆離心機爆炸模型，能夠適應(yīng)離心機高速旋轉(zhuǎn)的特殊力學(xué)環(huán)境和各類試驗介質(zhì)條件，操作安全可靠。起爆裝置連接件由兩個對稱圓柱體拼接而成，并通過螺栓緊錮，使微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索緊密連接，連接件內(nèi)部空腔體壁面與微型電雷管及細徑導(dǎo)爆索之間貼敷有橡膠墊圈，能增大電雷管與導(dǎo)爆索安裝所需的摩擦力，防止二者因離心加載力脫落；細徑導(dǎo)爆索采用銀質(zhì)殼體，具有明顯優(yōu)于常規(guī)導(dǎo)爆索的抗拉和硬度等力學(xué)特性，能夠克服由加載離心力產(chǎn)生的巨大拉應(yīng)力。附圖說明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中連接件的截面示意圖；圖3為細徑導(dǎo)爆索的示意圖。具體實施方式如圖1至圖3所示，本發(fā)明的用于離心機水下爆炸模型試驗的起爆裝置，由連接件1、微型電雷管2、細徑導(dǎo)爆索3三部分組成。連接件為一次性使用的圓柱體，包含鋁質(zhì)殼體5、泡沫鋁柱體9和橡膠墊圈6三部分。殼體5內(nèi)壁與泡沫鋁柱體9緊密貼敷，其形成的柱狀整體由由兩個對稱半圓柱體拼接而成，兩體采用螺栓7在外壁緊錮結(jié)合。柱體上端封閉，有兩個通孔用以放置電雷管腳線。柱體組合后，可形成與微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索外徑相匹配的空腔體8，其整體高8cm、直徑5cm，空腔體包含容納微型電雷管的上腔體和容納細徑導(dǎo)爆索端部的下腔體；上部空腔體高5cm、直徑3.5cm、下部空腔體高2cm、直徑1.5cm；泡沫鋁材料柱體用以衰減微型電雷管起爆產(chǎn)生的沖擊作用，并防止其破片飛濺對離心機水下爆炸模型試驗系統(tǒng)形成的破壞?？涨惑w8上腔體和下腔體內(nèi)壁各設(shè)置一個厚度為5mm的橡膠墊圈6，用以增大微型電雷管和細徑導(dǎo)爆索與連接件間的摩擦力，并利用螺栓禁錮力使三者緊密咬合。試驗中，可具體根據(jù)選用的微型電雷管及設(shè)計的細徑導(dǎo)爆索尺寸增加墊圈個數(shù)，以適應(yīng)連接件內(nèi)部尺寸的變化細徑導(dǎo)爆索3由芯藥11和包覆材料兩部分組成，芯藥11由純黑索金及添加劑制成，包覆材料為銀質(zhì)殼體12及外覆聚四氟乙烯13雙層結(jié)構(gòu)。細徑導(dǎo)爆索3用于引爆微型爆炸源4。細徑導(dǎo)爆索設(shè)計及制作應(yīng)滿足側(cè)向約束強、裝藥密度高且均勻、線裝藥量密度和爆炸輸出能力足夠，以及爆速穩(wěn)定和防水性好、制作工藝簡潔等要求。細徑導(dǎo)爆索的目標爆速與徑向尺寸關(guān)系按以下定常非理想爆轟的流管理論公式計算：目標爆壓與細徑導(dǎo)爆索徑向尺寸的關(guān)系按以下小尺寸非理想裝藥爆轟波傳播修正公式計算：其中DJ為理想爆轟波(CJ)波速(m/s)，D為實際爆轟波波速(m/s)，l為反應(yīng)層(mm)，r0為裝藥半徑(mm)，d0為裝藥直徑(mm)，β為反應(yīng)區(qū)內(nèi)爆轟產(chǎn)物膨脹角(°)，tanβ為約束強度的倒數(shù)，Wc，We分別為殼體和裝藥質(zhì)量(g)，P為導(dǎo)爆索爆壓(GPa)，K為簡化定義計算式。細徑導(dǎo)爆索3制作：a.稱量及裝藥：將銀質(zhì)套管一端用棉紗封閉，一端開口，由開口端向下裝入定量稱取的炸藥和添加劑；裝藥過程中間歇擠壓套管，保持上下均勻，當混合裝藥溢出套管口部時，均勻擠壓套管，而后封閉套管口端；b.軋制：將裝好炸藥的銀質(zhì)套管放入等直徑軋機軋輥輪緣溝槽中，根據(jù)每對軋輥間的溝槽數(shù)n，一次投入1～n根進行軋制。制作時的工作環(huán)境溫度為25～40℃，軋制速率35～50m/min，坯料管的直徑由大變小的減小率控制在50％以內(nèi)；c.質(zhì)量檢查：目測套管直徑是否均勻，有無外觀損傷裂紋；實際線藥量密度通過精密儀器量測和稱重，以及相應(yīng)計算得到。實際線藥量密度與設(shè)計線藥量密度的誤差≤3％內(nèi)為合格；d.外敷聚四氟乙烯防水層：在細徑導(dǎo)爆索質(zhì)量檢查無誤后，在其外層緊密纏繞一層厚度為0.3mm的聚四氟乙烯防水層，用502膠粘合并靜置4～5分鐘。按照上述設(shè)計的細徑導(dǎo)爆管具體結(jié)構(gòu)的技術(shù)指標如下：a.裝藥的炸藥組分配比：92～96％黑索金，4～8％添加劑；b.裝藥線密度(TNT當量)：40mg/m≤ρ1≤50mg/m；c.銀制殼體線密度5mg/m≤ρ2≤10mg/m；d.結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)：外徑d≤4mm；單根完整長度l≥1m；e.炸藥爆炸性能：爆速D≥6500m/s，爆壓P≥14GPa；f.做功能力W≥550cm3；g.材料力學(xué)性能：抗拉強度≥500N；h.材料防水性能：兩端封閉，在0.5深的水中浸入24小時后不失去爆炸性能。選用的微型電雷管2的技術(shù)指標如下：a.裝藥種類：RDX或PETN；b.尺寸參數(shù)：2mm≤管殼外徑d1≤4mm，1cm≤內(nèi)徑d2≤3mm，1cm≤管殼長度l≤5cm；c.裝藥總量m(TNT當量)≤10mg；d.安全電流：0.18A(直流電)；e.單發(fā)發(fā)火電流≤0.45A。該爆炸離心模型試驗起爆方法主要針對離心機水中爆炸模型試驗，試驗系統(tǒng)所依托的離心機平臺是中國水利水電科學(xué)研究院的LXJ-4-450型土工離心模型試驗機，其技術(shù)參數(shù)為：最大轉(zhuǎn)動半徑5.03m，最大加速度300g，有效負載l.5t，有效荷載容量450g-t，試驗吊籃尺寸L×W×H＝1.5m×1.0m×1.5m；試驗采用的爆炸源為1g的微型小藥球，其技術(shù)參數(shù)為：裝藥組分8701炸藥/太安＝90/10，裝藥密度1.6g/cm3，裝藥半徑5.33mm，爆速8750m/s，爆壓為33.8GPa。組裝起爆裝置后，連接微型小藥球，當離心機離心力達到目標值(60g)，起爆裝置成功起爆小藥球，試驗過程中，模型箱整體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，測試系統(tǒng)同步觸發(fā)測得相關(guān)試驗數(shù)據(jù)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。