CN106238933A

CN106238933A - 一种实心热剂切割弹

Info

Publication number: CN106238933A
Application number: CN201510333664.4A
Authority: CN
Inventors: 辛文彤; 崔秀梅; 孙立明; 孙宏涛; 李志尊; 李宝峰; 刘榆华
Original assignee: Ordnance Engineering College of PLA
Current assignee: Ordnance Engineering College of PLA
Priority date: 2015-06-11
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2035-06-11
Also published as: CN106238933B

Abstract

本发明公开了一种实心热剂切割弹，其特征在于所述切割弹由弹壳、堵头、速燃剂、切割剂、隔片、喷嘴和引信组成。弹壳为纸管，堵头为耐高温塑料或陶瓷材料，高能切割剂为固体粉末混合压制成的中空结构，孔道内装满速燃剂，形成实心双药柱结构，弹内前端为石墨材质直流式喷嘴，喷嘴与切割剂及速燃剂之间为隔片，引信为特制坚硬柱状易燃材料。切割时将切割弹装入特种切割炬中，从喷嘴插入引信，点燃引信后引燃速燃剂，速燃剂瞬间引燃药柱内壁，高温产物经喷嘴聚能压缩后喷出，将切割件局部熔化、燃烧，并被高压气体吹除，实现手工热剂切割。该切割弹结构简单、操作便捷可靠、切割效率高、应用广泛，适用于无电、无气、无设备条件下的快速应急热切割。

Description

一种实心热剂切割弹

技术领域

本发明涉及应急切割领域，特别涉及适用于野外无电源、无气源和无设备条件下进行手工热切割的一种实心热剂切割弹。

背景技术

在野外工程设施装备紧急安装、抢修和破拆中，在地震、雪灾、塌方、沉船等灾害抢险救援和日常消防救护中，迫切需要一种在无电源、无气源及无设备条件下便携安全的快速应急切割方法。快速应急切割也是部队战场抢修的必要手段，在野战条件下损毁装备零部件出现卡死、折断、穿孔等损坏，严重影响装备使用性能，都需要应急切割快速抢修，通过应急快速维修或拆拼，迅速恢复装备的战斗力。由于野外或战场抢修具有时间急迫、环境条件复杂、维修装备缺乏等特点，研制一种无需外接电源、气源和装备，携带方便、操作简单、高效的原位热切割技术尤为重要。

野外应急快速抢修中常用的高效热切割方法是等离子切割或气割。等离子切割需要大功率电源和沉重昂贵的设备，在野外会严重制约抢修的灵活机动性；气割主要用于碳素钢、低合金钢切割，不能有效切割铸铁、不锈钢、有色金属等金属，而且需要高压氧气罐(瓶)等，在枪林弹雨、烟熏火燎高温环境下高压氧气罐(瓶)极易损伤或破裂，十分危险。热剂切割技术是一种使用装满高能热剂的“切割弹”实现热切割的方法，无需大功率电源、气源和切割装备。一般“切割弹”切割剂燃烧反应十分剧烈，高温熔渣飞溅大，人员无法近距离手工操作，只能远程有线遥控点火，固定使用，操作复杂，使用不便，应用上仅适合金属等材料表面打孔，适合爆炸物弹药销毁等领域。

手工热剂切割技术是一种无需外界能源、气源和设备近距离手工操作的热剂切割新方法，使用方便，应用广泛，其切割器材为手工操作的切割枪(炬)和切割弹，切割时将切割弹装入切割枪(炬)中，手持切割枪(炬)对准切割件，引燃切割弹切割剂，切割剂燃烧反应产生高温冶金熔体和高压气体产物，经喷嘴聚能压缩后喷出，将切割件局部熔化并被高压气体吹除，实现打孔或切割。该切割方法手工操作，且无需外界电源或气源(高压氧气)等，携带方便、操作简单、安全可靠，是应急快速热切割金属的理想技术手段。由于切割弹燃烧产生的高温冶金熔体和高压气体是经过喷嘴聚能压缩后喷出，喷射射流温度高、射流速度大、能量密度大、热量损失小，具有切割金属厚度大、效率高、使用储运安全性、手工操作灵活、应用面广等特点。目前，研发的一种钢结构件燃烧型切割弹，实现了对各种碳钢、合金钢等金属构件的手工热剂切割。但是使用中也发现，由于该切割弹需要打开切割枪枪膛从后端装入，然后闭锁枪膛，引燃方式为击发切割弹后端底火引燃切割剂，切割枪结构复杂，底火击发噪音大，干扰手工操作，燃烧后的切割弹从枪管后端退壳，易烧蚀污染枪管内壁，降低切割枪使用寿命；切割弹结构仍然复杂，制造难，成本高，切割弹切割剂为细颗粒成分压制的中空结构，在储存、运输和使用过程中颠簸振动易使切割剂药柱破损散落，影响切割剂燃烧模式，造成切割剂燃烧速度过快，切割时间缩短，可操作性变差等问题，影响切割质量。

本发明提供一种新的手工热剂切割方法，其切割用器材由手工热剂切割炬和一种实心热剂切割弹两部分组成。切割时将该切割弹从手工热剂切割炬前端装填到位，锁住切割弹，引信插入切割弹喷嘴，用打火机等火源点燃引信，引信引燃切割弹，手持切割炬，对准切割件进行切割。切割剂燃烧产生的高温高压熔体和气体产物经喷嘴聚能压缩，高速喷射而出，熔化被切割件，产生大量过氧气体与被切割钢铁材料发生放热氧化反应，形成低熔点氧化物，在高温高速熔体和气体冲刷下实现热打孔和切割。形成熔化切割为主，燃烧切割为辅的热切割过程。

由于该切割弹从手工热剂切割炬前端装入，切割炬无底火击发机构，没有闭锁问题，切割炬结构简单，使用噪音大大降低；从切割弹喷嘴插入的引信，点燃速燃剂，其产生的高能高速燃烧波沿切割弹轴线从前端急速向后移动，瞬间引燃切割弹切割剂内孔壁，切割剂燃烧波沿切割弹径向低速向外移动，解决了切割弹弹壳内壁前端高温烧蚀严重的问题；燃烧后切割炬膛内的切割弹从后端向前端顶出，减少了燃烧后切割弹对弹膛内壁的烧蚀污染，提高了切割炬的使用寿命；切割弹结构更加简单，制作容易，成本低，由于切割弹切割剂中空结构中填满速燃剂，形成实心双药柱结构，解决了切割弹储存、运输、使用易破损问题。该切割弹的手工热剂切割方法使用更加安全可靠，有更加广阔的应用前景，是应急快速热切割的理想技术手段，对完成野外或战场情况下的应急快速抢修任务，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需外界能源、气源和设备，携带方便、操作简单、安全可靠、使用成本低，满足野外或战场等危急情况下金属零部件手工应急热切割的切割材料。

为解决上述技术问题，本发明提供一种适合应急快速抢修的实心热剂切割弹，其特征在于所述切割弹由弹壳、堵头、速燃剂、切割剂、隔片、喷嘴和引信组成，全弹长60～120mm、弹径20～40mm、弹壳为1.5～2.5mm厚纸管，堵头为8～16mm厚耐高温塑料或陶瓷材料，堵头外径同弹壳内径，采用耐高温粘接剂与弹壳内径粘接密封，切割剂为固体粉末混合压制成的中空结构，内孔直径为6～10mm，孔道内装满速燃剂，形成实心双药柱结构，弹内前端为石墨材质直流式喷嘴，喷嘴厚6～12mm、直孔口径3～6mm，喷嘴外径同弹壳内径，采用耐高温粘接剂与弹壳内径粘接密封，喷嘴与切割剂及速燃剂之间为0.1～0.5mm厚隔片，引信为直径为3～5mm、长度为20～50mm的坚硬柱状易燃材料。

所述的切割弹速燃剂为高能燃烧剂，由CuO、Al、KNO₃、B等组成，其中CuO约占重量百分比为62％～68％，Al约占重量百分比为12％～17％，KNO₃约占重量百分比为12％～15％，B约占重量百分比为3％～6％，其它成分约占重量百分比为1％～3％。

所述的切割弹切割时是将该切割弹从手工热剂切割炬前端装填到位，锁住切割弹，将引信插入切割弹喷嘴，并刺破隔片，用打火机等火源点燃引信，引信引燃切割弹，手持切割炬，对准切割件进行切割，燃烧后切割弹壳从切割炬弹膛后端向前端顶出。

本发明的实心热剂切割弹结构简单，制造容易，成本低，在储存、运输等使用前切割剂形状不易损坏；使用该切割弹切割炬无需底火击发机构，没有闭锁问题，切割炬结构简单，使用噪音低；速燃剂沿切割弹轴线快速燃烧，瞬间引燃切割弹切割剂中空内孔壁，切割弹弹壳内壁前端无严重高温烧蚀；燃烧后弹膛内的切割弹从后端向前端顶出，减少了燃烧后切割弹对弹膛内壁的烧蚀污；该切割弹速燃剂燃烧合成反应速度达100～300mm/s，切割剂燃烧合成反应速度2～6mm/s，能量密度达5.5×10³w/cm²以上，燃烧温度高达4000K以上，切割吹力较大，切割以切割剂中高热剂发生燃烧反应产生的高温及其高温熔体产物熔化金属为主，以造气剂产生的大量过氧气体与钢材发生放热并形成低熔点氧化物的氧化反应为辅，能熔穿20mm厚Q235钢板。实心热剂切割弹手工热剂切割具有使用可靠、操作便捷、切割成本低、效率高、储运安全、应用广泛等特点，适用于野外或战场无电、无气、无设备条件下快速应急热切割及其水下切割。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明做进一步说明。

图1是一种实心热剂切割弹结构图。

图1中，1是弹壳，2是切割剂，3是隔片，4是喷嘴，5是速燃剂，6是堵头，7是引信。

具体实施方式：

外径26.5mm实心热剂切割弹，全弹长93mm、弹壳为1.5mm厚纸管，先将8mm厚泥制堵头压装在弹壳底部，用水玻璃粘接剂与弹壳内径粘接。

切割剂成分重量百分比为Fe₃O₄(-200目)20％、Fe₂O₃(-200目)38％、CuO(-200目)2％、Al(-250目)20％、KNO₃(-100目)10％、CaCO₃(-100目)1％、Al₂O₃(-150目)1％、SiO₂(-200目)0.6％、Ni(-150目)6％、Zr(-100目)1％及微量成分；上述物料分别球磨过筛后，120℃烘干2小时，将切割剂固体粉末按配比混合均匀，装入自制的成型机，压制成中空结构药柱，中空孔径约为6mm。

速燃剂成分重量百分比为CuO(-100目)67％、Al(-250目)16％、KNO3(-100目)11％、B(-300目)4.5％及其它成分，物料过筛后按配比混合均匀。

将成型后80mm长切割剂药柱装人弹管，速燃剂填入切割剂的中空孔道，填充密度2.20～2.30g/cm³，装药完成后，放上0.3mm厚隔片，弹内前端装入石墨材直流式喷嘴，喷嘴厚6mm、直孔口径4mm，喷嘴外径同弹壳内径，采用水玻璃粘接剂与弹壳内径粘接，1发外径26.5mm实心热剂切割弹制成(如图1所示)。切割弹装入防静电塑料包装袋，抽真空热塑封备用。

引信为能被打火机等火源点燃的特制坚硬细长柱状易燃材料，直径为3mm，长度为25mm。装入防静电塑料薄膜袋，抽真空热塑封。

切割时从防静电密封袋中分别取出实心热剂切割弹及引信，将该切割弹从手工热剂切割炬前端装填到位，转动切割炬退弹手柄，锁住切割弹，引信插入切割弹喷嘴，并刺破隔片，用打火机等火源点燃引信，手持切割炬，对准切割件，此时引信点燃切割弹速燃剂，迅速燃烧的速燃剂瞬间引燃切割剂药柱内壁，切割剂沿切割弹径向燃烧，产生高温冶金熔体和高压过氧气体，产物经喷嘴聚能压缩后喷出，将钢材料等切割件局部熔化燃烧，并被高压气体吹除，实现手工热剂切割；当实心热剂切割弹燃尽喷射停止后，转动切割炬退弹手柄，解锁切割弹，用力下压退弹手柄完成退壳。实心热剂切割弹能实现20mm厚钢结构件的切割。

Claims

1.一种实心热剂切割弹，其特征在于所述切割弹由弹壳、堵头、速燃剂、切割剂、隔片、喷嘴和引信组成，全弹长60～120mm、弹径20～40mm、弹壳为1.5～2.5mm厚纸管，堵头为8～16mm厚耐高温塑料或陶瓷材料，堵头外径同弹壳内径，采用耐高温粘接剂与弹壳内径粘接密封，切割剂为固体粉末混合压制成的中空结构，内孔直径为6～10mm，孔道内装满速燃剂，弹内前端为石墨材质直流式喷嘴，喷嘴厚6～12mm、直孔口径3～6mm，喷嘴外径同弹壳内径，采用耐高温粘接剂与弹壳内径粘接密封，喷嘴与切割剂及速燃剂之间为0.1～0.5mm厚隔片，引信为直径为3～5mm、长度为20～50mm的坚硬柱状易燃材料。

2.根据权利要求1所述的切割弹，速燃剂由CuO、Al、KNO₃、B等组成，CuO约占重量百分比为62％～68％，Al约占重量百分比为12％～17％，KNO₃约占重量百分比为12％～15％，B约占重量百分比为3％～6％，其它成分约占重量百分比为1％～3％。

3.根据权利要求1所述的切割弹，切割时切割弹从手工热剂切割炬前端装填到位，锁住切割弹，将引信插入切割弹喷嘴，并刺破隔片，用打火机等火源点燃引信，引信点燃切割弹速燃剂，速燃剂瞬间引燃切割弹中空切割剂药柱，高温过氧产物经喷嘴聚能压缩后高速喷出，手持切割炬，对准切割件进行手工热剂切割，燃烧后切割弹壳从切割炬弹膛后端向前端顶出。