[实用新型]一种金属桥箔电爆炸换能元

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属桥箔电爆炸换能元，具体涉及一种阵列式金属桥箔电爆炸换能元。

背景技术

基于金属电爆炸原理的金属桥箔电爆炸技术，在武器弹药系统的安全起爆和点火中具有重要用途。一是利用金属桥箔电爆炸产生高温高压等离子体加速飞片直接撞击药柱，冲击起爆炸药，研制无敏感起爆药的飞片起爆系统，实现高安全和高可靠的炸药起爆；二是利用金属桥箔电爆炸产生高温高压等离子体流，直接点燃钝感点火药，研制等离子体点火系统，实现安全快速点火。目前，我国金属桥箔电爆炸直列式起爆和点火系统还只是少量用于导弹、鱼雷等高价值的武器系统中，而在小型的弹药系统中还不能广泛应用。主要原因是现有桥箔能量利用率不高，只有采用大功率、高电压的脉冲功率源才能够实现可靠的起爆和点火功能，导致起爆和点火系统整体的体积和重量相对较大，价格昂贵，在很大程度上限制了其使用范围。因此，寻找出能够降低桥箔发火电压、增加点火面积，提高能量利用效率的新方法，从而减小电源系统体积，对解决我国金属桥箔电爆直列式起爆或点火系统小型化难题，实现大范围技术应用具有重要的理论意义和实际价值。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种金属桥箔电爆炸换能元，能够降低起爆或点火系统的发火电压，增加桥箔换能元发火面积，提高金属桥箔换能元能量利用率。

一种金属桥箔电爆炸换能元，由基底以及形成于基底上的金属薄膜组成，所述金属薄膜以中部的阵列电桥区为基准将两侧划分为电极区；

所述阵列电桥区与两侧电极区交界处加工有一个以上条形槽，条形槽的长度方向由一侧电极区指向另一侧电极区，条形槽之间以及条形槽与阵列电桥区边界之间形成两个以上单体桥箔，两个以上单体桥箔并联连接；

所述电极区为由大到小的收缩结构，电极区与阵列电桥区连接的区域边界与垂直于条形槽长度方向的垂线夹角为40°～60°。

进一步地，所述金属薄膜为两层结构，分别为基底上的铬层以及铬层上表面的金层。

进一步地，所述两个以上单体桥箔宽度相等，单体桥箔之间相互平行并呈等间距排列。

进一步地，所述电极区与阵列电桥区的区域边界与垂直于条形槽长度方向的垂线夹角为55°。

进一步地，电极区与阵列电桥区连接部分采用弧形连接，光滑过渡。

有益效果：

1、本实用新型设计的金属阵列桥箔结构，通过实验和计算结果表明，与横截面积相等的单体桥箔相比，由于各个电桥电爆炸产生的等离子体，相互汇聚形成密度更高，直径更大的等离子体流，增强了桥箔电爆炸过程中对电能的后续吸收，进一步增加了等离子体电离度，提高了桥箔电爆炸过程中的能量吸收效率，使得电爆炸产生的等离体射流速度和冲击波波速衰减较慢，增强了其驱动飞片或直接点火的能力。

2、本实用新型的金属薄膜采用铬层上镀金，不易氧化，性能稳定，而且Cr金属层的作用是提高导电层与基底的附着力，使导电层与基底结合更紧密。

3、本实用新型的单体桥箔宽度相等，单体桥箔之间相互平行并呈等间距排列，这种排列方式电爆炸效果和能量利用率较佳。

4、本实用新型电极区与阵列电桥区连接部分采用弧形连接，避免了电荷在链接拐角处聚集，导致局部过热而发生局部先发生电爆炸的现象。

附图说明

图1为本实用新型的结构俯视图；

图2是本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸过程桥箔能量吸收曲线；

图3是本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸流场纹影图像；

图4是本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸产生的空气冲击波速度曲线；

图5是通过数值模拟获得的本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸后0.5μs时产生的等离子体相分布图；

图6是通过数值模拟获得的本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸后0.5μs时流场压力分布图；

图7是通过数值模拟获得的本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸后0.5μs时，与阵列方向平行且位于阵列正前方0.15mm处的直线位置上的密度分布曲线；

图8是通过数值模拟获得的本实用新型金属阵列桥箔换能元的三个不同结构的实施例电爆炸后0.5μs时，与阵列方向平行且位于阵列正前方0.15mm处的直线位置上的流场温度分布曲线。

其中，1-基底，2-金属薄膜，3-阵列电桥区，4-单体桥箔，5-电极区。

具体实施方式