CN1019142B - 爆炸炮弹 - Google Patents

Abstract

一种爆炸炮弹包括一个炮弹的壳体，一个装填在弹体壳体内的一部分空间的高爆炸烈度装药，一个在靠近爆炸装药的表面确定引爆装置空腔的不渗透盒，和一个安装炮弹壳体的内壁与隔离盒之间靠近上述爆炸装药的表面上的预先成形的实体的弹性密封圈，当爆炸装药产生的作用在密封圈上的压力增加时，则密封圈对弹体壳体与不渗透盒之间的密封作用更牢靠。

Description

本发明是关于爆炸炮弹方面的。

许多年来人们已经知道制造高爆炸烈度的爆炸炮弹，它包括一个用各种方法制造的炮弹，这类炮弹的其中的一种可描述如下：一个带有上端开口的和下端封闭的金属壳体形成一个弹壳，其容积的一部分填充以一种热的液态高爆炸烈度的材料，可以通过冷却或压实火药以便使其成为固态装填在弹壳内。然后，在固体爆炸装药的上部表面上加工出一个雷管引爆空腔，在空腔内装入一个厚纸板衬垫，其上端开口处突出在装药的上部。

在固体炸药之上的弹壳壁与引爆空腔衬垫之间，用一种含沥青的物质密封起来，把用手捏合的胶泥状的软质物质涂到空隙部位，以便使其粘附并覆盖在弹壳，衬垫和装药的邻接表面上。

一个雷管引爆装置装入空腔内。最后，上端开口处用一个引信盖住，该引信是用以与空腔中的雷管引爆装置相互作用，以提供爆炸装药所需要的引爆作用。

在其使用期限内，高爆炸烈度的炮弹，可能要经受各种严酷的环境条件，特别是高温和低温条件，粗劣的使用例如摔在地上、猛击、震动、倒置等等。这些条件可以导致爆炸装药裂开或粉碎。高温可以导致炸药膨胀甚至溶化。上面所述含沥青的密封剂是用以防护炸药免受潮气或其他物质的损害，并且防止炸药材料进入引信空腔区内。

炸药材料进入引信空腔区，被视为严重的危及安全的问题。引信通常是通过螺丝联接件安装在弹壳内。假如炸药材料堕入引信螺丝联接件 的螺纹部分内，将可能由于（a）取下引信时（例如为了检验目的）或者（b）在发射过程中由于炮弹的加速度作用使在螺纹间隙中的炸药受到压缩而导致爆炸。这种起爆有可能导致主爆炸装药不可控制地过早爆炸。

上述已知方法制造的爆炸炮弹要遇到严重的密封问题。已经发现;对含沥青的密封材料，不能在任何情况下充分地包封炸药材料。

在冷态下，含沥青的密封材料变成很脆的东西，容易使密封开裂和断开，导致炸药材料跑出来。密封剂材料本身也由于相对运动而产生相互摩擦，也会导致其本身引起意料不到的爆炸危险。当处于热态时，密封材料软化，在某些情况下，不能将炸药材料包封。例如，已经发现一种已知包括TNT和RDX的炸药组分，它在63℃以上开始软化，并在约73℃以上时处于流动状态，在此情况下，不仅可通过密封剂材料进入引信空腔区，而且还能流到弹体的外部表面上，这是最危险的情况。结果，使含沥青的材料作为一种密封剂是不适合一定气候条件下使用的。

为了解决这方面存在的问题，已经进行了很大的努力，但是，一直还没有找到令人满意的解决办法。绝大部分的努力是致力于改进含沥青的密封剂材料方面。

另外一种已在进行研究的技术是在用一种聚氨基甲酸酯树脂在未经硫化呈软态时注入引爆器空腔衬垫与弹壳内壁之间的空隙处密封该空腔，以形成一个粘着的与含沥青的密封材料相似的密封覆盖层。这种方法的缺点是获得均匀一致的聚合物密封剂比较困难，在某些情况下，为了检验目的，可能必须要接触到爆炸装药，一旦该密封剂硫化后，这种接触是不容易办到的，而且，聚氨基甲酸酯的工艺过程也带有危险性，因为包括在硫化过程中的化学反应可能会产生有毒的蒸汽。

按照本发明的爆炸炮弹包括一个弹壳;一个高爆炸烈度的装药，占据弹壳内部空间的一部分;一个不渗透盒用以确定紧挨着爆炸装药的表面的引爆装置的空腔;而位于紧挨在弹壳内壁与不渗透盒之间的爆炸装 药表面上，有一个实体的预先成形弹性体密封圈，使得当由爆炸装药材料施加在密封圈的压力增加时，由位于弹壳与不渗透盒间的密封圈实现的密封作用更加牢靠。

“高爆炸烈度”装药的意思是一种二次爆炸材料的装药，它一经引爆则发出很高能量的爆炸威力或与发射药效应相比具有更强烈的破碎爆炸效应。这方面专业的人员对于这种类型的装药应该说是很熟习的，下面将经常使用的这类材料举例说明。

术语“实体的”意思是描述一种由单一的、连续的组织结构材料所制造的垫圈，而不是由多层松散连结的大量纤维如毡垫之类制成的。但是，该垫圈可以由包括嵌镶纤维、填充材料在内的复合材料形成成的一种压实的结构，也可以由一个单一的弹性材料制成的垫圈。

“预先成形”的意思是在装入炮弹之前已经成形好的。

本发明人发现为了实现适合的爆炸装药的密封，覆盖爆炸装药表面、弹壳和引爆空腔（如在已知的制造方法中）的密封剂不需要处于粘接状态。

本发明人已经出乎意外地发现，在本发明的炮弹内利用上述一种密封圈，可以提供一种在各种不同气候和环境条件下对爆炸装药有很充分的密封作用而不产生上面所述各种问题的密封圈。所以，本发明提供一种简单的、精巧的而且有效方案以解决密封炮弹内高爆炸烈度装药的问题。这种密封也对炮弹在运输过程中由于震动等原因而在爆炸装药材料产生粉未的问题起到有效地阻止作用。

英国专利1177813号描述采用一种用毡垫制成的非粘着性的密封垫圈，该衬圈置于爆炸装药与引爆装置之间，但是，这种垫圈只起减震作用而不起密封作用，而且由于毡垫的多孔性，它不能对处于溶解状态、蒸汽状态或粉未状态的高爆炸烈度的炸药起到充分的密封作用。

按照本发明的炮弹可为例如用火炮发射的爆炸炮弹，在这种情况下， 最好在弹壳壁伸出离开装药且超越装药区域内，和一般的炮弹壳一样，弹壳内壁的内径向内逐渐收敛，从而有助于密封圈的密封作用。

按照本发明的炮弹壳中，在由爆炸装药产生的压力作用下，特别是在温度上升使装药膨胀或渗流而形成的压力作用下密封圈将被挤压入弹壳与不渗透盒之间的间隙处。

密封圈可以具有任何适宜的横向截面形状（如在一个与密封圈圆周相垂直的截面内所示）。例如，其横截面可以是实心圆形的或环形的。另外，还可以具有更为复杂的截面形状。例如，可以是弓形的截面，由此通过作用在弓形面上的爆炸材料产生的压力使密封圈的表面压靠弹壳内壁与不渗透盒表面。

另外，密封圈的横向截面可以是人字的，或可以是近似梯形的、u字形的、G字形的、或者倒V字形的。

一种最好的截面形状是近似倒V字形的，其中V字的内侧的一只脚基本上平行于密封圈的轴线，而另一只脚则与其成一角度。

密封圈可以辅助以一个弹簧，如金属弹簧。如当密封圈是近似u字形的或近似G字形的，则可用金属弹簧将密封圈的两只脚对着弹壳与隔离盒撑开，弹簧可以是近似u字形的、倒V字形的或螺旋圈弹簧。

采用辅助弹簧则可使密封材料的选择可以在一个较宽的范围内考虑，考虑的着重点放在长的使用寿命方面，而不是在寿命与弹性的综合方面。这样当采用辅助弹簧时，密封材料可以用长寿命的聚合物材料，如聚四氟乙烯，至少在接触弹壳和不渗透盒的部位是如此。当密封圈不用辅助弹簧时，则可以采用任何一种聚合橡胶材料，一般采用人造橡胶密封圈材料，如硅橡胶。

可有一个或多个额外的垫圈与密封圈配合使用。例如，一种减震垫圈可以装在爆炸装药与密封圈之间，减震垫圈用于减缓作用在爆炸装药上的反压力，而且可以帮助抑制大块装药的运动。

减震垫圈可以包括一个软质可压缩材料，如毡或如聚氨基甲酸酯泡沫塑料的泡沫体。

在密封圈上最好镀一层金属，这样可对爆炸材料的蒸汽起阻挡作用。例如，一种镀金属层的垫圈可以置于爆炸装药与密封圈之间。

镀金属层的垫圈可以置于减震垫圈的上面或者下面（当炮弹向上直立时，相对于炮弹的前端），减震垫圈可以包括一个镀金属层的塑料材料，如在聚酯上镀铝。镀金属层垫圈本身可以形成一种杯形截面的垫圈的底部，在其中可置入减震垫圈。杯形的垫圈可以由塑料材料制成，如在聚酯的垫圈的一面或两个面上至少要在其底部上镀上一层金属，如镀一层铝。

按照本发明的炮弹中的不渗透盒，可以是空腔的衬垫，在其中装入引爆雷管装置。和一般的炮弹一样空腔包括不渗透盒在内，可以伸入到爆炸装药表面上预先加工好的一个槽子内。衬垫可以是一个铝制的圆筒或者是一种带金属镀层的塑料材料如镀铝聚酯，镀金属的一面出现于不渗透盒的内侧和/或者外侧表面上，至少在紧挨着爆炸装药的那一部位要镀金属层。

引爆装置如雷管，和一般的弹壳一样，可装在一个金属容器内，容器可以用胶布或其它减震材料绕在其外表面，以防止它与不渗透盒的金属与容器的金属的直接接触，这种接触是绝对禁止的，因为它可在装配过程中产生危险的相互摩擦。

按照本发明的炮弹中的高爆炸烈度的装药可以包括用于装填高爆炸烈度炸弹的任何一种高爆炸烈度的材料。例如，它可以包含通常使用的包含有TNT（2，4，6-三硝基甲苯）和RDX（环-1，3，5-三亚甲基-2，4，6-三硝基胺）和一种或几种已知的如HMX（环四亚甲基四硝基胺）、HNS（六硝基二苯乙烯）和蜂蜡的填加剂的高爆炸烈度的组合物。

炮弹壳的内壁可以涂以现有的清漆或其它油漆，以便增加炸药材料 与弹壳之间的粘着力，对于熟习该项技术的人员这是很清楚的，如在英国专利1，295，485号文件已有描述。

按照本发明的炮弹可以是发射炮弹，例如大炮炮弹，其口径可以在30毫米以上，如76毫米的，105毫米的，4.5英寸的，或者特别是155毫米的。

按照本发明的另外的方面，在炮弹壳如在炮弹壳内的高爆炸烈度装药的密封方法，包括：（ⅰ）通过弹壳的开口处装入一个预先成形的实体弹性体密封圈，并将该密封圈置于紧挨着爆炸装药处的空间内，（ⅱ）装入一个在靠近装药而未被密封圈占据的部位上确定引爆装置空腔的不渗透盒，密封圈的安装和定位在置入不渗透盒之前、过程中或之后进行，使得该密封圈占据弹壳内壁与不渗透盒之间的空间。

最好是在安放不渗透盒之前，先将密封圈置入位置，以便减小密封圈的扭曲。

本发明的各种实施方案，作为实例参照附图进行说明，其中：

图1是一种已知的爆炸炮弹结构的部分剖面前视图;

图2是实施本发明的爆炸炮弹方案的部分剖面前视图;

图3至图9是实施本发明各种爆炸炮弹的方案中描述各类密封圈结构的部分剖面前视图。

在已有技术的炮弹结构中如图1所示，炮弹1包括由一个由高强度钢制造的弹壳3，其部分容积中填充以高爆炸烈度的材料5，这种材料包含已知的组分，是照英国国防部规定使用的牌号为RDX/TNT    G（CW3）制造的，其成分包括RDX和TNT按重量比为60∶40再加入填加剂。在爆炸材料5的上部表面上加工出一个孔7并将一个杯形的厚纸板衬垫9装在孔7中，在衬垫9的底部用羊毛毡垫11把炸药隔离开。在弹壳3和衬垫9之间的空间内的炸药表面上涂上一层含沥青的材料14，如英国国防部规定使用的一种材料牌号为RD1284。

一个雷管装置或引爆器13安置在衬垫9内，最后将引信装置15以螺纹联接件17旋紧在炮弹1的上端部分，并将炮弹1的上端封住。

在工作过程中，引信装置15工作以触发雷管13，使其在所需要的瞬间及时地引爆爆炸装药。

在图1所示的炮弹结构中，存在着上面所述的缺点。图2中采用与图1相同的有关另件用相同的标号，图中表示出一种改进的密封结构。厚纸板衬垫9用一种铝或铝合金制造的不渗透盒21所代替。含沥青的材料14在图2所采用的结构中用一种弹性体密封圈24代替，如采用硅橡胶制成的环形截面的密封圈置于不渗透盒21与弹壳3之间。密封圈24在炸药5的压力作用下，向上挤在弹壳3与不渗透盒21之间的锥形间隙中，炸药压力的产生是在高温下炸药溶解或者膨胀所致。

在图3所示的另件中，与图1中所示的相同另件用相同的标号表示，该图表示另外一种改进的密封结构。在这种情况下，图2中所示的密封圈24用一种实心圆形截面的弹性密封圈27所代替。图3中的不渗透盒与图2中的相同。

一种采用毡垫或泡沫塑料制成的减震垫圈，可以置入图2所示的密封圈24或图3中的密封圈27与炸药5之间。这在图3中已有说明，即减震垫圈的标号为29。

在图4中，相同另件的标号与上面各个图中相同另件的标号一致，在图2中的密封圈24被一种弹性密封圈31所代替，该密封圈的横截面为受压缩的骨头形或梯形的。

在图5中，表示出一种弹簧辅助密封件以代替图2中的密封圈24。图5中的密封件为一个横截面近似u字形的垫圈41和安装在垫圈41的u字的两个脚中间的近似u字形的金属部分43，这样促使垫圈的两个脚张开以便起到对弹壳3的表面的密封作用。

在图6和图7所示是另外的金属弹簧辅助密封件。在这种情况下， 图5中的垫圈41和金属部分43分别在图6中被一种横截面近似u字形的密封圈45和一个横截面近倒V字形的金属弹簧装在垫圈45的u字的两个脚之间促使其张开;而在图7中则是用一种横截面近似G字形的密封圈49和在其中装入一个金属螺旋圈弹簧51促使G字的顶部和底部张开以便紧靠着不渗透盒21与弹壳3。

在图5至图7所示的密封结构中，垫圈41，45，和49均可以采用PTFE（聚四氟乙烯）。

在图8中，表示另外一种减震垫圈的结构形式（与图3相比）。在这种情况下，减震垫圈29被一个复合垫圈所代替，该复合垫圈包括一个泡沫塑料部分51，如用膨胀的聚氨基甲酸酯填入一个杯形截面的表面镀金属层的部分53，如镀铝聚酯件。复合式垫圈的另一个作用是可以把炸药5产生的蒸汽屏蔽住。

另一种不带弹簧的密封件如图9所示。在这种情况下，引爆器13是一种爆炸颗粒，它与其铝合金盒21的隔离是通过一个纸筒61实现的。然后把引爆器13安置在铝合金盒21中的毡垫11上。在弹壳3与隔离盒21之间的密封件包括一个带唇边的密封圈63安置在阻隔垫圈65上，该阻隔垫圈可采用表面镀金属的塑料或金属箔例如铝箔，在垫圈65的下面安置着一个毡垫圈67，垫圈67安置在炸药5的顶部表面上。

在这种情况下，密封垫圈63是一个横截面形状呈倒V字形的，V字的两个脚的其中一个脚与垫圈的轴线相平行，而另一个脚则与轴线成一角度。V字形的外面一个脚与弹壳3的内壁相接触。密封垫圈63可以采用硅橡胶制成。

我们已经发现，与圈3所示相似的结构的155毫米的炮弹，其密封圈是一个圆截面实心“O”形硅橡胶圈，当在71℃的温度即在高于高烈度炸药开始溶化的温度长期保存时，炸药溢出问题已经基本上排除了。在这种过度试验中，采用同样的炸药的炮弹，按照图1所描述的已有技 术密封，则弹壳中发生炸药严重的溢出。

我们已经发现，具有与图9所示相似的结构的105毫米炮弹，当在低温下，强烈的震动装药，导致装药碎裂，随后使之经受使装药粉末迁移的震动，这些粉末被阻挡住而不迁移到引信空腔内。图1所示的一般结构设计，经这种过度的试验后，就会发生粉未严重地进入引信螺纹联接件的螺纹部分的问题。

Claims (18)

1、一种爆炸炮弹(1)包括一个弹壳3；一高爆炸烈度装药5填装在该弹壳内部空间的一部分；一个在靠近该爆炸装药5的表面确定雷管空腔7的不渗透盒21，及位于靠近该爆炸装药的所述表面的密封装置24，其特征在于，该密封装置由一预先成形非多孔性弹性体密封垫圈24组成，而所述密封垫圈设置在该弹壳3和该不渗透盒21之间的环形空间，并在其间形成密封，该环形空间在远离爆炸装药的方向上逐渐收敛，由爆炸装药5材料施加在该密封垫圈24上的压力增加时，将该密封垫圈24向远离爆炸装药材料方向推动使密封更加牢靠。

2、如权利要求1所述的爆炸炮弹，其特征在于，在该弹壳壁伸出离开该装药且超越该装药5的区域内，该炮弹的弹壳（3）的内径向内逐渐收敛。

3、如权利要求1或2所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈是一个由合成橡胶材料制成的且具截面形状为实心圆形或环形的非多孔性体密封圈24。

4、如权利要求1或2中所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈的横截面的形状可选择为弓形、人字形、近似梯形31、近似u字形41或近似G字形49。

5、如权利要求1所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈是一个具有倒V字形截面的唇形密封件63，V字的两只脚中靠近轴线的脚基本上与轴线平行，而另一只脚则与其成角度。

6、如权利要求1所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈是带辅助弹簧的。

7、如权利要求6所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈的横截面为近似u字形41并有弹簧辅助，该弹簧具有近似u字形的横截面的金属弹簧43，并安装在密封圈41的近似u字里。

8、如权利要求6所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈的横截面为近似u字形45并带有一个横截面为近似倒V字形的辅助弹簧（47），安装在密封圈的近似u字45里。

9、如权利要求6所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈的横截面为近似G字形49，并有一螺旋形金属弹簧51安置在近似G字49的两只脚的中间。

10、如权利要求6所述的炮弹，其特征在于，其中该密封圈是由具有长寿命的聚合物材料制成的。

11、如权利要求10所述的炮弹，其特征在于，所用的聚合物材料为聚四氟乙烯。

12、如权利要求1所述的炮弹，其特征在于，该炮弹包括一个表面镀金属层的垫圈53、65与密封圈结合使用。

13、如权利要求12所述的炮弹，其特征在于，其中表面镀金属层的垫圈，安装在密封圈与高爆炸烈度装药之间。

14、如权利要求13所述的炮弹，其特征在于，其中表面镀金属层的垫圈是一种表面镀金属层的塑料垫圈。

15、如权利要求14所述的炮弹，其特征在于，其中表面镀金属层的垫圈是一种表面镀铝的聚合物垫圈。

16、如权利要求1所述的炮弹，其特征在于，其中减震垫圈29、51是安装在密封圈与爆炸装药之间的。

17、如在权利要求16所述的炮弹，其特征在于，其中减震垫圈51是安装在具有杯形横截面的表面镀金属层的塑料垫圈53内。

18、一种在如上面权利要求中的任何一项所述的炮弹的弹壳中密封高爆炸烈度炸药的方法，所述弹壳部分地填装以固体形式的高爆炸烈度爆炸装药5，所述装药具有在其上部表面形成雷管空腔7，其特征在于L：（ⅰ）由弹壳3的开口处装入一个预先成形的弹性体密封圈24，将该密封圈置于靠近爆炸装药5的空间内，（ⅱ）装入一个在靠近装药5而未被密封圈占据的部位上确定引爆装置空腔的不渗透盒，密封圈的安装和定位在置入不渗透盒前、过程中或之后进行，一使得该密封圈占据弹壳内壁与不渗透盒之间的空间。

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