一种可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构转让专利
申请号 : CN202110833105.5
文献号 : CN113513949B
文献日 : 2022-02-08
发明人 : 王海福 , 郑元枫 , 余庆波 , 葛超 , 汪德武 , 贺元吉 , 郑志坚
申请人 : 北京理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,包括:起爆机构(1)、低爆速装药(2)、活性药型罩(3)、传爆药柱(4)、高爆速装药(6)、金属药型罩(7)和壳体(5);
其中,起爆机构(1)、低爆速装药(2)、传爆药柱(4)、高爆速装药(6)依次串联,同轴安装在壳体(5)内;低爆速装药(2)靠近传爆药柱(4)的一端设有与活性药型罩(3)相匹配的凹槽;所述活性药型罩(3)为球缺形,安装在低爆速装药的凹槽内;高爆速装药(6)远离传爆药柱(4)的一端设有与金属药型罩(7)相匹配的凹槽;所述金属药型罩(7)分为圆锥和圆台两段,其中圆锥锥角朝向传爆药柱(4),圆台的上底面与圆锥的底面自然过渡;金属药型罩(
7) 安装在高爆速装药(6)的凹槽内;
壳体包裹在起爆机构(1)、低爆速装药(2)、传爆药柱(4)、高爆速装药(6)的外表面。
2.如权利要求1所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,还包括压螺(8),所述金属药型罩(7)和高爆速装药(6)由压螺(8)压紧。
3.如权利要求1所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述低爆速装药(2)的爆速为5000m/s~7000m/s;传爆药柱(4)和高爆速装药(6)的爆速为
8000m/s以上。
4.如权利要求1或3所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述低爆速装药(2)为圆柱形,长径比为0.4~0.8之间。
5.如权利要求1或3所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述传爆药柱(4)为圆管形,传爆药柱(4)的厚度为其外径的15%~25%。
6.如权利要求1或3所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述高爆速装药(6)为圆柱形,长径比为1.0~1.3之间。
7.如权利要求1所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述活性药型罩(3 )由活性材料经压制、烧结而成;所述活性材料是以高分子聚合物粉体为基体,填充一定量的含能金属粉体构成的活性含能混合物。
8.如权利要求7所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述活性药型罩(3 )采用PTFE/Ti、PTFE/Al、PTFE/Al/W或PTFE/Cu混合粉末材料制备而成。
9.如权利要求1、7或8所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述活性药型罩(3 )为等壁厚结构,或者为由轴向到两侧逐渐变薄的月牙形结构。
10.如权利要求1所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述金属药型罩(7)采用高密度惰性金属材料制成。
11.如权利要求1所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述金属药型罩(7)采用铜、钨、铁或钨铜合金制成。
12.如权利要求1、10或11所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述金属药型罩(7)的圆台锥角比圆锥锥角大10°到20°。
13.如权利要求1所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,所述壳体(5)采用低密度金属材料或高分子非金属材料制成。
14.如权利要求13所述的可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构,其特征在于,壳体(5 )采用铝或尼龙制成。
说明书 :
一种可形成穿爆时序联合作用的单级式聚能装药结构
技术领域
背景技术
关键。更为重要的是,对混凝土/钢筋混凝土防护型硬目标的打击,其根本目标并非仅仅是
穿透混凝土/钢筋混凝土防护,而是要对目标内部的设备和人员进行高效的后效毁伤。
子弹、子弹引信等。这种串联结构的前级战斗部一般使用惰性金属药型罩聚能装药,利用形
成的金属射流穿透混凝土/钢筋混凝土防护,在混凝土/钢筋混凝土上形成预穿孔,随后,随
进杀爆子弹由预穿孔进入目标内部,通过其爆炸在靶后形成碎片云和爆炸超压,实现对靶
后设备和人员目标的杀伤。
如主级聚能战斗部、主级引信、隔爆装置、随进杀爆子弹、子弹引信等必不可少,对弹药小型
化带来了技术挑战。(2)传统两级串联结构的攻坚弹结构十分复杂,设计过程需要考虑前后
两级隔爆、前后两级引信配合等关键技术。(3)目标打击种类十分有限。现代战场目标种类
繁多,这就要求一种弹药应尽可能兼顾多目标打击能力。传统攻坚弹反混凝土/钢筋混凝土
靶标时,能产生较好的后效毁伤效果,但用于反装甲时,传统攻坚弹的主级聚能战斗部在钢
靶上形成的穿孔很小,随进杀爆子弹根本无法随入到装甲内部,无法实现高效后效毁伤。
射流首先具有动能效应,能够利用自身的高速度对目标进行侵彻,更为重要的是,活性射流
在爆炸驱动下被激活,自身还能够发生剧烈的爆燃反应,这样,活性射流就能够首先利用自
身动能穿透混凝土/钢筋混凝土防护,进入目标内部后利用自身剧烈的爆燃反应,释放大量
化学能和气体产物,从而大幅提升对混凝土/钢筋混凝土靶后目标的毁伤效应。然而,活性
药型罩技术也面临一个瓶颈性难题,活性药型罩是由含能复合材料制备而成的,其密度、强
度和延展性均不够理想,造成相应的活性射流虽能够产生强爆燃后效,但侵彻能力严重不
足。具体来说,活性药型罩聚能装药仅适用于小着角下打击较薄的混凝土/钢筋混凝土靶,
当着角偏大、或混凝土/钢筋混凝土靶较厚时,活性药型罩聚能装药将无法穿透混凝土/钢
筋混凝土靶,这制约了活性药型罩在攻坚类聚能战斗部上的应用。
发明内容
时兼顾大侵深和强后效毁伤目的,并实现多种类目标打击。
另一端设有球缺形凹槽;活性药型罩为球缺形,其外凸面与低爆速装药凹槽紧密贴合。传爆
药柱为圆管形,两端分别与低爆速装药、高爆速装药紧密贴合;高爆速装药为圆柱形,其远
离传爆药柱的一端设有与金属药型罩外形相配合的凹槽;金属药型罩分为中空圆锥和中空
圆台两段,其中,圆锥锥角朝向传爆药柱,圆台的上底面和圆锥的底面自然过渡,圆台的锥
角大于圆锥锥角;金属药型罩外表面与高爆速装药凹槽紧密贴合;壳体为阶梯圆管状,低爆
速装药、高爆速装药和传爆药柱均同轴装填在壳体大端内,且低爆速装药的平面端与壳体
内底面紧密贴合,高爆速装药凹面端通过金属药型罩由压螺压紧;壳体小端设起爆机构,用
于起爆低爆速装药。
药对活性药型罩加速能力相对较弱,可以保证活性药型罩形成速度相对较低的爆炸成型弹
丸。
速能力强,可以保证金属药型罩形成速度高的杆式射流。
物等)构成的活性含能混合物,常用的有PTFE/Ti、PTFE/Al、PTFE/Al/W、PTFE/Cu等混合粉末
材料。从形状上讲,所述活性药型罩3应为球缺形,以确保其形成速度相对较低的爆炸成型
弹丸,活性药型罩3可以是等壁厚的、也可以是由轴向到两侧逐渐变薄的月牙形。
圆台复合结构能保证其形成速度较高的杆式射流。
低爆速装药、高爆速装药的能量利用率。
及金属药型罩从壳体大端滑落。
有约500~1500m/s的飞行速度,同时该尾随可爆活性EFP在成型过程中也被激活,在宏观飞
行的同时发生剧烈的化学反应。在高爆速装药作用下和“圆锥+圆台”结构控制下,本发明的
金属药型罩形成高速的前驱金属杆流,前驱金属杆流速度约在5000m/s~6000m/s范围内,
为此,虽然金属药型罩略晚受到爆轰波和爆轰产物的作用,但仍在尾随可爆活性EFP前方飞
行,这就形成了前驱金属杆流和尾随可爆活性EFP组成的串联侵爆侵彻体。这样,前驱金属
杆流先利用动能对目标进行侵彻并形成预穿孔,尾随可爆活性EFP随进至目标内部,继而利
用尾随可爆活性EFP在目标内部发生剧烈的爆燃反应,造成后效毁伤增强效应,从而兼顾侵
彻深度与后效作用。
孔进入装甲内部,产生强后效毁伤。
类反混凝土和反装甲聚能弹药。
附图说明
具体实施方式
后的串联侵爆侵彻体,从而兼顾侵彻深度与侵彻后效,实现对混凝土/钢筋混凝土防护型硬
目标的穿爆联合毁伤。
用于起爆低爆速装药2;低爆速装药2的凹槽与活性药型罩3外凸面紧密贴合;传爆药柱4两
端分别与低爆速装药2以及高爆速装药6紧密贴合,金属药型罩7外表面与高爆速装药6凹槽
紧密贴合,高爆速装药6凹面端通过金属药型罩7由压螺8压紧;低爆速装药2、高爆速装药6
以及传爆药柱4均装填在壳体2的大端内,且外表面与壳体2内表面紧密贴合;起爆机构1、低
爆速装药2、活性药型罩3、传爆药柱4、高爆速装药6、金属药型罩7和压螺8均与壳体5同轴。
毁伤效应。所述壳体5为阶梯圆管状,大端外径为90mm,壁厚为5mm,小端外径为30mm,壁厚为
2mm。
其中PTFE粉体与金属铝粉体、钨粉体质量分数分别为44.1%、15.9%、40%。从形状上讲,所
述活性药型罩3是等壁厚的,其曲率半径为40mm,壁厚为8mm。
比为1,开口端底面外径为65mm。
爆速高能炸药),注装密度为1.62g/cm ,爆速为6875m/s。所述低爆速装药2为圆柱形,一端
有球缺形凹坑,该低爆速装药药柱直径为80mm,长径比为0.5。
药(其为高爆速高能炸药),压药密度为1.70g/cm ,爆速为8315m/s。所述高爆速装药6为圆
柱形,一端有双锥形凹坑,该高爆速装药药柱直径为80mm,长径比为1.2。
用PBXN‑5炸药(其为塑性粘结炸药),压药密度为1.83g/cm ,爆速为8600m/s。所述传爆药柱
4为圆管形,外径为80mm,内径为55mm,长径比为0.35。
成尾随可爆活性EFP,并具有一定的速度(约960m/s),与此同时,爆轰波通过传爆药柱4引爆
高爆速装药6,在高爆速装药聚能作用下,金属药型罩7形成高速前驱金属杆流(速度约
5800m/s),为此,虽然金属药型罩略晚受到爆轰波和爆轰产物的作用,但仍在尾随可爆活性
EFP前方飞行,由此形成高速前驱金属杆流在前、尾随可爆活性EFP在后的串联侵爆侵彻体。
如图10所示,前驱金属杆流利用动能进行侵彻,在钢筋混凝土上形成穿孔,然后,尾随可爆
活性EFP通过前驱金属杆流造成的侵孔随进至目标内部,在目标内部发生剧烈的爆燃反应,
释放大量化学能和气体产物,提高对目标内部的毁伤效应。在本实施例中,串联侵爆侵彻体
3
穿透了800mm厚钢筋混凝土,随入15m密闭空间内形成的平均超压为0.11MPa。
保护范围之内。