藥型罩掉罩原因及解決設想

張云

（大慶油田射孔器材有限公司，黑龍江 大慶 163853）

引言

國內很多射孔彈生產廠家都有不同的防止藥型罩脫落的方法。常用的是通過在藥型罩的外表面涂膠，通過射孔彈的壓制過程粘合在一起。國外的歐文公司是通過將殼體內部放置一個金屬防脫環(huán)，然后將殼體開口處的邊緣向內擠壓的方式，達到防脫的目的。以上方法都是通過第三方的方式來達到其不掉罩的目的，既增加了生產工序、延長了生產工期、又增加了生產成本。那么，我們有沒有既節(jié)省成本又加快生產周期的解決辦法呢？在長期大量實驗的基礎上，證實是可以的。利用藥型罩本身的彈性變形、炸藥本身彈性形變、以及藥型罩材料的變換，來達到不掉罩的目的，掉罩射孔彈對地層產生的傷害及射孔深度有很大的影響[1]。

一、藥型罩掉罩原因分析

（一）掉罩的外因分析

在中長途運輸?shù)倪^程中，避免不了車體抖動對射孔彈的振動，即使包裝良好，也會產生掉罩的危險。尤其是運輸路途的環(huán)境一直在變化，溫度的升高與降低對殼體及藥型罩等金屬元件，都會產生熱脹冷縮效應，再加以車輛顛簸產生的外力和藥型罩自身的重力作用，是導致掉罩的根本原因。

（二）掉罩的理論分析

射孔彈的綜合性能提高，藥型罩的壓實密度也必然在不斷提高。而藥型罩的壓實密度提高，會導致其彈性形變量減小。換言之，在射孔彈壓制的過程中，炸藥的彈性形變會受到藥型罩強度的影響。藥型罩強度越高，在壓制過程中藥型罩的變形量越小，與炸藥接觸面也就相對的光滑，進而導致摩擦力減小，出現(xiàn)掉罩問題。反之，則藥型罩變形量越大，與炸藥接觸面越粗糙，進而使摩擦力增大，可以抑制掉罩現(xiàn)象的發(fā)生。

1.根據(jù)滑動摩擦力公式及產生的條件

f=μ×N

μ——摩擦系數(shù)；

N——正壓力。

2.產生的條件

直接接觸擠壓（即相互間有彈力）；

（1）接觸面粗糙；

（2）有相對運動趨勢；

（3）兩物體相對靜止。

（4）當外部作用力（是個綜合作用力這里不做具體分析）與罩自重的合力大于最大的靜摩擦力時，失去力學平衡的穩(wěn)定性，罩發(fā)生脫落,如圖1。

圖1 藥型罩受力分析

二、解決掉罩的主要思路

增大罩、藥間的摩擦力——根據(jù)靜摩擦力產生條件的分析，只要增大炸藥和藥型罩之間的粗糙度，變相增加摩擦力，就可以防止掉罩問題的產生，有以下兩種方法來：第一是增加正壓力，促使藥型罩產生形變，由于射孔彈的生產壓力為定值，因此這個方式在生產中不宜實現(xiàn)；第二就是增大摩擦系數(shù)μ，摩擦系數(shù)只和材料和接觸面的粗糙程度有關，所以，我們可以改變藥型罩局部的材料，這樣不用改變射孔彈的壓制壓力，利用材料的變換來實現(xiàn)這一目的。

（一）確定藥型罩變密度的位置設計原理

如圖2 所示，靜摩擦力大小：

圖2 藥型罩關于大端角度的設計

f=G×cosɑ，

f——摩擦力；

G——藥型罩重力；

ɑ——摩擦力與重力夾角。

如圖2，所以ɑ 角度越小摩擦力就越大，因此，在設計多錐藥型罩的時候，摩擦力（n3 母線段）與重力的夾角，在合理范圍內（300——450）盡量小一些[5]。之所以選擇藥型罩的大端增大摩擦力，是因為其對射流的貢獻程度較弱，不會影響藥型罩的整體性能。n3 段的粉材的重量越大，f 也就越大；n3 段的材料的彈性形變量越大，摩擦系數(shù)μ也就越大，進而則增加摩擦力的值。

（二）粉材的選擇機理

有了以上的分析，根據(jù)摩擦力公式，將n3 段的藥型罩材料進行單獨的設計，利用硬度小、彈性形變量大的粉材充填上。以保證在射孔彈的壓制過程中，產生更大的彈性形變，繼而變相的增加藥型罩的外表面粗糙度以及接觸面積，達到增加藥、罩間摩擦力的目的?，F(xiàn)經試驗總結出銅粉就是具備這種性質的粉材，還有鋁粉、鎳粉等幾種粉材滿足以上要求，又同時具備不影響藥型罩重要性能的特殊粉材。

在射孔彈的壓制過程中，不同的炸藥變形量也不同[2]，因此，藥型罩粉材的選擇也要考慮到這一點。既滿足有一定的變形量，來增大摩擦力。又要滿足藥型罩的性能，不會因為炸藥的彈性形變而受影響。

三、試驗驗證

根據(jù)以上機理分析壓制成型的射孔彈進行振蕩試驗測試。我們模擬在運輸過程中射孔彈在包裝箱體內、以及裝完整只準備上井的過程中，所受到的無非就是上下振動所受到的藥型罩自身的重力和彈體向下的沖擊力[3]。

實驗結果：測試40 發(fā)射孔彈，振蕩時間30 分鐘，振蕩高度20cm，藥罩脫離率為0%，充分驗證了設想的合理性和可行性。

四、結論及理論分析

本文受射孔彈的多次壓制工藝與換罩工藝啟發(fā)，在多次壓制射孔彈的過程中，由于需要使用預壓罩進行前期的壓制，以保證炸藥的定型，然后，再將預壓罩移除，換上新的功罩能。預壓罩一般是便于脫落的藥型罩（嚴重影響射孔彈的射流性能[4]），所以其成分組成較多樣。因而，在移除預壓罩的時候，有些預壓罩容易脫落，而有些不易脫落。不易脫落的藥型罩移除時，觀察有一個明顯的特征，就是罩體的外表面有明顯的變形，與藥型罩結構設計也有一定關系[5]，并且壓實密度也較低，致使藥型罩不易脫落,滿足不掉罩的條件有:

1.n3 段的粉材要產生足夠的變形量，以滿足增加摩擦力的目的；

2.n3 段藥型罩的變形量要與炸藥的變形量相匹配，避免產生裂罩的現(xiàn)象；

3.n3 段角度的設計要合理，以滿足壓實密度不宜過高，產生形變；

4.n3 段粉材選擇密度要高的材質（振動時便于沉積到藥型罩大端）。