雷管本身可以用作爆炸物，也可用于引爆其它爆炸物。
在典型的实施例中，雷管由一个末端封闭的外壳构成，紧靠外壳 末端是压缩的雷管药包。在封闭外壳的另一端，是点火装置，如烟火 导爆线、NONEL(商标)管或者是电点火头。在点火装置和雷管药包 之间充填了导爆药，导爆药由点火装置引燃。通过导爆药的燃烧引爆 雷管药包。
概括来讲，炸药可以分为敏感炸药和钝感炸药。敏感炸药的特点 是：在自由状态下，即不受任何约束下，少量敏感炸药在未被加热条 件下，就能够完全爆炸。相反，钝感炸药需要在一定的约束下，受到 大量的或者是重的机械冲击时才会爆炸。为安全起见，通常避免使用 敏感炸药，本发明仅涉及不使用敏感炸药的雷管。所说的钝感炸药有： 季戊炸药(PETN)、HMX(cyclotetramethylenetetranitramine)、 三次甲基三硝基胺(RDX)、TNT(梯恩梯或三硝基甲苯)、三硝基苯 甲硝胺(Tetryl)或者它们中的一种或多种的混合物。
炸药的传爆速度和爆炸时传播的冲击波的能量间的关系是二次关 系。要达到最大可能的爆炸效果，必须有一个高的传爆速度。雷管用 于引爆其它炸药就属于这种情况，雷管中通常仅装填少量的钝感炸 药，使该钝感炸药达到最大可能高的传爆速度，实现最大的爆炸效果。
炸药的传爆速度随着炸药密度的增加而增加。例如，密度为 1.8g/cm3的RDX的传爆速度为8.7km/s，而密度为1.5g/cm3时，其 传爆速度仅为7.6km/s，相应地有30％的冲击波能量的衰减。
根据现有技术，雷管的雷管药包密度通常可以压缩到大约1.5- 1.55g/cm3。既使要求更高的装药密度，在实际中也是无法做到的。
发明总结
本发明的主要目的是提供一种雷管，该雷管在雷管药包量一定条 件下，能够产生比通过现有技术所达到的更高的冲击波能量。
本发明的更明确的目的是进一步增加雷管中装填的雷管药包的密 度，以便增加传爆药的传爆速度，进而提高爆炸效果。
本发明的另一个目的是提供一种雷管使用的起爆装置，该起爆装 置可以进一步增加雷管中装填的雷管药包的密度，并在雷管药包引爆 之前一直保持该密度。
本发明的上述目标通过附加的权利要求中提及的一种方法和一种 雷管或者是一种起爆装置实现。
因此，本发明建立在如下知识基础上：在雷管药包装填量一定的 条件下，如果雷管药包的密度大致在引爆的瞬间已经增加，那么雷管 就具有更高的爆炸效果。如果雷管药包压缩到这样一种程度，即在雷 管药包引爆之前和引爆过程中，至少有一部分雷管药包处于晶体状 态，那么就能明显提高炸药的爆炸效果。
根据本发明的一个方面，利用导爆药燃烧产生的压力进一步增加 已压缩的雷管药包的密度，并保持雷管药包的这种高密度直至雷管药 包被引爆，结果得到更高的传爆速度，达到更强的爆炸效果。更确切 的说，雷管药包的如此高的密度使得雷管药包，至少是部分雷管药包， 保持在晶体状态。
根据本发明的另一个方面，利用导爆药燃烧产生的气体对钝感炸 药进行加热至燃烧，对松散压缩的、没有约束的钝感炸药进行压缩， 使钝感炸药的能量增加，最终导致钝感炸药的爆炸，引起受到压缩而 密度增加的雷管药包的爆炸。
根据本发明的另一个方面，在雷管中用起爆装置引爆装填在雷管 中的压缩的雷管药包。
根据本发明的起爆装置包括一种压缩装置，该压缩装置受导爆药 燃烧产生的气体的作用而发生作用，以便进一步压缩雷管药包。
根据本发明的起爆装置能使得导爆药燃烧产生的热气体传递到设 于该起爆装置中的腔室内，该腔室与起爆装置外的雷管药包室相邻。 在该腔室中，松散压缩或不受约束的钝感炸药被更好地排列、压缩， 在整个燃烧气体的作用下，钝感炸药被加热直至引爆，最终引起所述 雷管药包的爆炸。
本发明还涉及一种起爆装置，该起爆装置使用所述燃烧气体对松 散压缩的钝感炸药进行加热和压缩，引起钝感炸药爆炸，同时由于压 缩的雷管药包受到来自于导爆药燃烧产生的外力的作用，雷管药包的 密度进一步增加，结果使得至少一部分雷管药包处于晶体状态。更确 切地说，当这种压缩发生作用时，松散压缩的钝感炸药就已经被加热 直至被引爆。
本发明中，雷管中的雷管药包在雷管生产过程中就已经被压缩， 压缩的雷管药包通过一种方法在导爆药的帮助下被引爆，在这种方法 中，导爆药燃烧产生的压力在雷管药包爆炸之前用于进一步压缩雷管 药包。
根据本发明的一个优选实施例，起爆装置包括一种钝感炸药，钝 感炸药用于引爆雷管中的雷管药包。
根据本发明的起爆装置的一个优选实施例，该起爆装置的钝感炸 药能够引起雷管药包的爆炸，这种引爆通过对雷管药包的加热直至引 燃和通过起爆装置中充填的导爆药的燃烧产生的气体的压缩来实现。
根据本发明的雷管的一个实施例，可包括一个起爆装置，该起爆 装置有一个与雷管药包相连的腔室，在该腔室内充填着相对松散压缩 的或者不受约束的钝感炸药。在引燃阶段，即在导爆药的燃烧阶段， 腔室的体积减小，使得腔室内的压力增加。同时，导爆药的燃烧使得 雷管药包进一步被压缩，使至少一部分雷管药包至少处于晶体状态或 者处于紧压缩状态。雷管药包的引爆通过导爆药燃烧产生的气体传入 到该腔室内实现，在该腔室内，雷管药包被加热直至引爆。当该腔室 内的炸药被加热直至引爆时，该腔室内的压力和能量增加，最终导致 炸药的引爆，也就是引起雷管药包的引爆。
在优选实施例中，所述腔室中的压力增由一正压力提供，该正压 力由引燃的导爆药产生，通过该压力推动一个可移动的活塞进入该腔 室，使得腔室自身的体积减小。活塞的厚度宜大于0.15mm小于1.0mm。
所述腔室的直径宜大于放置在所述腔室中的炸药的临界爆炸直 径。例如，PETN的临界爆炸直径大约为1mm。更进一步，较优的方案 是选择腔室的长度(轴向长度)大于腔室的直径，而小于腔室直径的 10倍左右。
而且，在优选的实施例中，应选用适当的活塞状的压缩装置实现 所述雷管药包的进一步压缩，在该压缩装置中，所述腔室最好设置为 一个轴向的管道。我们已经发现，压缩装置直径的较优选择至少比管 道直径大1.1倍，更优选择是至少大于所述管道直径1.5倍，最优选 择大约大于管道直径2倍。
本发明中允许的起爆装置的总长度为9-10mm，这与根据现有技术 制造的雷管中敏感炸药腔室水平是可以匹敌的，在起爆装置中，导爆 药中敏感炸药柱的长度通常约为6-7mm。
附图简要说明
通过以下对一系列实施例的描述，可以很明显的看到本发明的特 点和功能。说明书中参照了附图，其中：
图1示出本发明中的雷管的横剖面图；
图2示出本发明中的雷管在燃烧阶段的横剖面图；
图3-9示出本发明中的起爆装置的多种实施例的示意图。
可以注意到具有相同或相似外形或功能的元件或部分在图中以相 同的附图标记。
优选实施例
现在详细说明图1所示的本发明中的雷管的一个优选实施例。根 据本发明的本实施例，雷管由一个一端开口、一段封闭的外壳1构成， 外壳的外径大约为6.5mm。钝感炸药的雷管药包2压缩在外壳的封闭 端(密度大约为1.5-1.55g/cm3)，在外壳的开口端用密封条4安装一 个点火装置3，本发明中，点火装置采用NONEL管。在外壳1的内部， 紧靠所述雷管药包2放置一个起爆装置5，通过该起爆装置将燃烧产生 的冲激波从NOVEL管3传递到雷管药包2引起雷管药包的爆炸。起爆 装置基本上说是圆柱形的，其一端面向NOVEL管3，另一端面向雷管药 包2，在起爆装置面向NOVEL管3方向的一端，有一开口6。在起爆器 件5的内部，与所述开口6相邻处装填烟火药9，在烟火药后装填钝 感炸药10。烟火药和钝感炸药共同构成导爆药。关于烟火药的详细描 述在以下部分给出。钝感炸药10紧靠起爆器装填，该起爆器分别由 第一活塞7和第二活塞8构成。第一活塞7的一个端面靠在压缩的雷 管药包2上，几乎不能移动，因此第一活塞视作是静止的。但是，多 数情况下，在引爆阶段，可以认为静止的活塞7在朝着雷管药包的方 向有一个小的位移δ。在所述活塞7内部的中央形成一个圆柱形的管 道11，该圆柱形管道沿静止活塞7的中心纵向轴，并且其一端与压缩 的雷管药包2相连，另一端的位置由一个可移动的第二活塞8确定。 由于第二活塞8能够比第一静止活塞7进行更大的移动，活塞8被称 为运动活塞。圆柱形管道11内装填了钝感炸药12，可以采用PETN、 HMX、RDX或者是一种以上该类钝感炸药的混合物，钝感炸药的存在状 态为不受约束状态或者是松散压缩状态(密度大约为0.8-1.4g/cm3)。 管道11内存在一定量的空气(或者可能是其它混合气体)。
典型雷管的外径约为7.5mm，长约为65mm。雷管外壳的壁厚大约 为0.8mm，圆柱形起爆装置的外壳外径约为5.5mm，壁厚约为0.4mm。 起爆装置内部放置的圆柱形的、静止活塞的外经约为5.1mm，长约为5mm， 静止活塞内部的管道也是圆柱形的，直径约为3mm，长约为5mm。因 此，起爆装置包含一个静止活塞，其外径约大于静止活塞内部所形成 管道外径的1.7倍。因此，管道大约占据了静止活塞纵横截面积的35％。 这种情况下，运动活塞8的厚度约为0.4mm，直径基本上对应于管道 的直径。起爆装置的总长度约为10mm。
现在，参考图2详细阐述本发明中的雷管的引爆过程。本发明中 的点火装置3为TUNEL管，当点火装置3燃烧释放出燃烧冲击波后， 烟火药9被点燃，在很短的感应周期内，钝感炸药10被引燃。导爆 药的燃烧产生很大的压力，该压力作用于活塞7和8。于是静止活塞 7对雷管药包2施加一个很大的压力，使得雷管药包至少在靠近活塞的 一端呈现晶体状态或者至少处于高密度的紧压缩状态。所谓的静止活 塞即使基本上保持静止状态，也可能在朝着雷管药包的方向有一个小 的位移δ。雷管存在这样一种结构，通过该结构，导爆药燃烧产生的 气体穿过管道11作用到运动活塞8上，对管道内的炸药12被加热至 引燃。在燃烧气体的作用下，活塞8被压入到静止活塞的管道11中， 使得管道内的压力增加。由于活塞和管道壁之间存在摩擦力或者本身 质量造成的阻力如惯性的存在，活塞8无法以燃烧气体同样的速度运 动，因此，在管道内压力急剧增加之前，管道11内的炸药12已经被 加热至燃烧。随着管道11内温度和压力的增加，管道内的能量增加， 当能量达到一定值时，由于钝感炸药处于松散压缩状态，几乎在同一 时间在整个管道内获得爆炸所需要的临界能量，于是管道11中的钝 感炸药12瞬间在整个管道内发生爆炸。该起爆过程产生了一个相当 快的爆炸，该爆炸传递到雷管药包2，由于雷管药包2处于紧压缩状态， 雷管药包2便很快产生爆炸。
所述起爆过程要求雷管药包在爆炸过程中大致处于晶体状态，如 具有很高的密度。对于雷管中给定的雷管药包来说，通过选择适当质 量和大小的活塞、选择适当尺寸的管道11和里面充填的适当密度的 炸药12，可以保证爆炸过程具有尽可能高的爆炸速度。
本领域技术人员按照常规的方法通过测试和试爆就可以确定这些 适当的选择。
毋庸置疑，即便图1和图2给出的雷管中的点火装置3为一个NONEL 管，其它的点火装置如电子引信头也可以应用。
图3-9给出了本发明中的起爆装置5的几种实施例子。实际中虽 然起爆装置5的外套可以用任何材料制作，但是最好采用高强度材料 制作，如钢、青铜或者黄铜。采用高强度材料，使得起爆装置的外套 的壁厚较薄，这样起爆器的直径几乎等于外壳1的内径，几乎等于雷 管药包2的外径，以便在爆炸阶段在雷管药包2的大部分横截面产生 压缩效果。
起爆装置的活塞系统7、8、13-18可以由多个活塞组成或者初步 形成为一个单元。但是，在爆炸阶段，至少存在一个增加雷管药包压 力的静止活塞和至少一个保证实现腔室11内松散压缩炸药12被压缩 的运动活塞。在活塞系统形成一个单元的情况下，在引爆阶段从单元 中分离出运动活塞是很重要的(例如利用导爆药燃烧产生的压力的方 式)，这样运动活塞在静止活塞形成的管道中便可以移动。在不同的 应用中，活塞中的材料可以不同；但是，研究表明，较好的材料为弹 性系数与压缩雷管药包的弹性系数相同或者稍大的材料。
在一些优选的实施例中，静止活塞7具有有些近似圆锥的外形， 面向导爆药的一端较窄，因此，静止活塞容易在引爆阶段离开起爆装 置的外套，例如在压力下起爆装置外套轻微膨胀，静止活塞便离开起 爆装置外套。同时，圆锥形的外形使得静止活塞很容易被压入起爆装 置的外套中。一旦静止活塞从起爆装置外套的内壁释放出来，就可以 利用更大的压力对雷管药包进行压缩。
图3中采用了与图1所示雷管中相同的起爆装置。在这种情况下， 运动活塞8和静止活塞7是两个分离的单元。这种情况下，运动活塞 的横截面为圆形，与静止活塞内形成的管道11的横截面大致互补。 管道11的直径为3mm，长为5mm。静止活塞7的外径约大于运动活塞 8外径的1.7倍(也就是约大于管道11外径的1.7倍)。
图4所示的起爆装置包括两个静止活塞13和14，而图5所示的起 爆装置中的活塞系统则包含两个运动活塞8和15。
图6所示的起爆装置的活塞系统起初包括由部件7和部件16构成 的单元。在引爆阶段，导爆药燃烧产生的压力将部件16从单元中分 离，该部件形成运动活塞，与图3中所示的运动活塞8相对应。
本发明也包括活塞系统的其它布置结构形式。例如，如图7所示， 起爆器的起爆装置包括两部分：一部分为静止活塞，与图3中的静止 活塞相对应；另一部分为圆盘状部件17，放置在静止活塞7的前端， 盖住静止活塞的管道11。为了与上述情况相对应，在起爆阶段，圆盘 状部件17的一部分可以被分离出，用作运动活塞。根据图6和图7 所阐述的实施方式，为了保证构成运动活塞的部件从活塞系统中正确 分离，要在分离发生区域设置凹槽或破裂线19。这在图8中得到例证， 在图8中，所述凹槽或破裂线的尺寸的选择仅仅用于图示说明的目的。 根据本发明制造的真实起爆装置中，这些破裂线的尺寸应该根据起爆 装置的其它部分确定，与图中所示尺寸有所不同。
图9示出了本发明中的起爆装置的另一个实施例。在该种实施例 中，活塞系统的静止部分包含两个具有与管道11相同外径和相同直 径的活塞。在这些活塞部件之间，放置一个圆盘状部件，在引爆阶段， 运动活塞以上述方式脱离该圆盘状部件。
起爆器可以全部安置在起爆装置5的外套内(如图3-6所示)， 可部分地安置其内(如图7所示)，或只是搭靠在所述外套上(如图 8-9所示)。
管道11的横截面宜选圆形，进而运动活塞8的横截面宜选圆形， 但是本发明不限制采用特殊几何形状的管道。在特定条件下，几何设 计的选择只是基于方便的考量，这种方便性的选择由本领域技术人员 确定，可以在本发明范围内或者在本发明的发明思路内自由选择。
导爆药说明
导爆药中的烟火药9宜取燃烧速度大于5m/s的烟火药，更适宜的 选择是大于10m/s的烟火药，最适宜的选择是大于20m/s的烟火药。 起爆装置中从爆燃到爆炸的转变时间不应长于0.5ms，因此烟火药的 燃烧速度不能太低。同时，导爆药中的钝感炸药应该具有很好的平面 燃烧前沿，保证活塞系统的活塞能同步工作。而且，所述钝感炸药的 引燃周期应该使得零间隔雷管的偏差不超过±0.1ms。本发明主旨的 起爆器的功能依赖于导爆药燃烧中所产生的足够高的压力。在实际 中，这意味着引燃的烟火药的温度应该高于2000摄氏度，更合适的 温度应该高于2500摄氏度，最合适的温度应该高于3300摄氏度。烟 火药的高燃烧温度能够保证导爆药中的钝感炸药被快速、可靠地引 燃。适合于该目的的烟火材料是所谓的“铝热剂”，它包括用作燃料 的金属粉(如镁、铝、钛、锆)和用作氧化剂的金属氧化物。例如烟 火混合物可以采用(30-40)％Al+(70-60)％Fe2O3和(20-40)％Ti+(80-60％)Bi2O3，这些金属氧化物能够在0.1-0.5ms内引起雷管药 包的爆炸。从爆燃到爆炸的转变时间与采用敏感炸药的雷管的转变时 间相等。
试验说明
下面说明的两个不同试验，证明了本发明中的雷管具有高爆炸速 度。
例1
对三种不同类型雷管的爆炸速度进行比较。本例中采用广泛采用 的方法比较不同雷管的爆炸速度(即爆炸效果)，在该方法中，将雷 管的一端固定在厚度为5mm的铅板上，用雷管爆炸过程中在铅板上形 成的空洞的直径大小来度量爆炸效果(爆炸速度)。
对三种类型的10个雷管进行了试验。第一种类型的雷管是根据现 有技术制造的带有敏感炸药的雷管；第二种类型的雷管是不含有现有 技术中的敏感炸药的雷管；第三种雷管为根据本发明的雷管。所有的 雷管的装药量相同，即470mg RDX和180mg PETN。根据现有技术的雷 管，不管是否采用敏感炸药，大致产生相同的爆炸效果，生成空洞的 直径范围为9-10mm。根据本发明的雷管具有明显高的爆炸速度，生成 空洞的直径约为12.0-12.1mm。
例2
例2中同样对例1中三种类型的雷管进行比较。本例中采用广泛 采用的所谓“现有”方法比较不同雷管的爆炸速度。试验表明，根据 现有技术技术的两种类型的雷管对应于11号雷管，而根据本发明的雷 管对应于13.5号雷管。
上述例子表明，根据本发明的雷管与基于现有技术的雷管相比， 其爆炸速度得到明显增加。这主要由于采用了本发明主旨的一种起爆 装置和一种起爆方法，在不增加雷管药包装药量的情况下，获得明显 增强的爆炸效果。