CN109115025A - 一种次口径弹丸发射与分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种次口径弹丸发射与分离装置，包括用于支撑与发射弹丸的弹托，其具有I型弹托和II型弹托两种不同的结构；用于分离弹托的分离装置，其中导向器一端安装在炮管上，具有尺寸和光洁度与炮管内孔一致的导向孔、直径较大的释放孔和四个横截面为扇形的泄气孔；分离器安装在导向器的另一端，其具有圆锥凸台和容许弹丸通过的出射孔；所述导向器的导向孔、释放孔和分离器的出射孔与炮管内径均为同轴设置。本发明可以使次口径弹丸顺利发射并与弹托稳定分离，不会出现明显的弹丸旋转及速度损耗等情况。

Description

一种次口径弹丸发射与分离装置

技术领域

本发明属于单级轻气炮弹丸的发射技术领域，特别涉及一种次口径弹丸发射与分离装置。

背景技术

单级轻气炮是高速碰撞动力学中常用的一种试验设备，通过将注入气室内的发射工质(空气、氦气或氢气等)进行突然释放，可将弹丸加速至最高可达1km/s左右的速度。由于在不同的高速碰撞实验中，所研究的弹体直径变化范围较大，而不同尺寸的单级轻气炮管数量有限，因此次口径弹丸发射及分离装置是不可或缺的结构。

目前，一般采用非金属弹托作为依托进行次口径弹丸的发射，其中弹托材料为硬质聚氨酯泡沫、尼龙及有机玻璃等材料，并且具有不分瓣和分瓣两种结构形式。对于分瓣弹托而言，常采用的分离办法是气动式被动分离方法，即在弹托前部增加一个锥形迎风面，依靠空气阻力来分离弹托。这种方法的局限性在于其只适用于较高速度发射的情形，当弹丸速度较低时，空气阻力不足以使弹托分离；即使降低弹托质量，增加迎风面面积也无法完全解决这一问题，可靠性较差。而对于不分瓣弹托，一般采用外加拦截装置对弹体和弹托进行强制性分离。但是，目前已有的这一类分离装置更多考虑的是二级轻气炮发射，也即超高速冲击下弹丸与弹托的分离情况，因此整体分离装置结构复杂，安装困难，同时部分结构在发射一次后便因损坏而需更换，此种方案设计显然不适用于发射速度较低的单级轻气炮。此外，在发射速度较低时，由于弹丸与弹托分离速度较慢，弹托在被拦截时发生的微小偏转会对弹丸产生较为明显的干扰，并导致弹体出现旋转及偏航，这种情况在使用杆状弹时更加明显。

发明内容

针对现有相关发明的不足之处，本发明的目的在于，提供一种适用于中高速发射装置的次口径弹丸发射与分离装置，其中用到的具有新型结构的弹托和分离器可使弹丸与弹托分离，并可重复利用。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种次口径弹丸发射与分离装置，包括炮管、导向器、弹托和分离器；其中，

导向器的一端与炮管连接，另一端依次开设有连通的导向孔和释放孔，且释放孔的孔径大于导向孔的孔径，在导向孔和释放孔的整个行程周向上均匀开设有若干截图为扇形的泄气孔，分离器安装在导向器另一端的端面上，其靠近导向器的一端设有圆锥凸台，且整个圆锥凸台伸入至释放孔中，中心处开设有孔径大于弹丸直径的出射孔，并与炮管内孔、导向孔和释放孔同轴设置；

弹托具有两种结构，分别为I型弹托和II型弹托；I型弹托包括弹托本体，该弹托本体的周向上开设有缺陷环，其用于安装弹丸的一端中心处开设有锥形凹槽，且横向截面上开设有贯穿的分瓣槽，分瓣槽自锥形凹槽处一直延伸至缺陷环处；II型弹托包括弹托本体，该弹托本体用于安装弹丸的一端设置有导向槽，导向槽的根部周向上开设有与导向槽17连通的进气孔。

本发明进一步的改进在于，使用时，在高压气体的推动下，I型弹托和弹丸的组合体自炮管迅速向前移动，同时组合体前方的高压气体通过泄气孔排掉，I型弹托和弹丸组合体经过炮管出口进入到导向器中，在导向孔约束作用下继续保持原飞行姿态向前移动；当I型弹托继续前进，进入释放孔时，I型弹托头部圆锥凹槽与分离器的圆锥凸台接触，尾部仍然被导向孔约束；接下来，在前进过程中，由于受到圆锥凸台的径向载荷作用，I型弹托沿着分瓣槽和缺陷环发生分瓣和破碎折断，并在圆锥凸台圆锥面的作用下向四周径向扩散，在I型弹托的圆锥凹槽与分离器的圆锥凸台接触之前，弹丸头部已经顺利进入出射孔，使得次口径弹丸顺利发射并与I型弹托稳定分离；

弹托为II型弹托时，II型弹托的导向槽内径等于弹丸直径，外径小于出射孔内径；II型弹托撞击分离器时，导向槽直接深入出射孔内并将弹丸送出，进气孔用于消除负压的影响。

本发明进一步的改进在于，导向孔的内孔尺寸和光洁度与炮管内孔一致。

本发明进一步的改进在于，泄气孔的数量为四个，且圆心角之和为240°。

本发明进一步的改进在于，I型弹托的另一端端面上开设有减重槽。

本发明进一步的改进在于，II型弹托的另一端端面上开设有减重槽。

本发明进一步的改进在于，I型弹托由硬质聚氨酯泡沫、尼龙或有机玻璃轻质材料制成，II型弹托由铝合金材料制成。

本发明进一步的改进在于，I型弹托的内孔形状为圆柱形或半球形，用于圆柱形或球形弹丸；II型弹托内孔形状为圆柱形，适用于较长圆柱形弹体。

本发明进一步的改进在于，分离器圆锥凸台伸入释放孔中，与导向孔末端距离较短，使得弹丸头部在分离器拦截弹托之前即迅速进入出射孔；同时出射孔的长度大于弹丸的长度可在弹丸飞过出射孔使矫正其飞行姿态。

本发明具有如下有益的技术效果：

1、导向器设有尺寸和光洁度与炮管内径一致的导向孔，可有效约束弹托及弹丸组合体的飞行轨迹，使其不因气流干扰等因素影响而在分离前出现偏转等情况。

2、I型弹托具有头部圆锥凹槽、缺陷环及分瓣槽，可保证弹托在撞击分离器的圆锥型凸台瞬间，沿缺陷环和分瓣槽迅速分离为两瓣，并且沿径向扩散，而不会进入出射孔尾随弹丸射出。II型弹托具有导向槽和进气孔，其中导向槽的内径等于弹丸直径，外径略小于出射孔内径。弹托撞击分离器时，导向槽可直接深入出射孔内并将弹丸送出，进气孔可消除负压的影响。

3、导向器设有大面积泄气孔，用于排放高压气体和弹托碎片，可最大程度上减少炮口附近气流扰动和弹托碎片冲击对弹丸飞行轨迹的不利影响。

4、分离器带有长度大于弹丸长度的出射孔，可在弹丸飞过出射孔使矫正其飞行姿态。

5、此种分离装置结构简单可靠，可重复利用，避免了每次实验均需更换部件的繁琐步骤。

附图说明

图1为本发明的次口径弹丸发射与分离装置装配示意图。

图2为本发明的导向器结构示意图，其中图2(a)为侧视图，图2(b)为图2(a)的A-A向剖视图，图2(c)为图2(a)的B-B向剖视图。

图3为本发明的分离器结构示意图，其中图3(a)为侧视图，图3(b)为图3(a)的A-A向剖视图。

图4为本发明的弹托结构示意图，其中图4(a1)和(a2)为适用于圆柱形弹丸的I型弹托；图4(b1)和(b2)为适用于球形弹丸的I型弹托；图4(c1)(c2)为II型弹托。

图5为本发明的弹托与弹丸组合体结构示意图，其中图5(a)为适用于圆柱形弹丸的I型弹托与弹丸组合体；图5(b)为II型弹托与弹丸组合体。

附图标记说明：1、炮管，2、导向器，3、弹托，4、弹丸，5、分离器，6、螺钉，7、出射孔，8、圆锥凸台，9、释放孔，10、导向孔，11、泄气孔，12、减重槽，13、缺陷环，14、分瓣槽，15、圆锥凹槽，16、进气孔，17、导向槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1至图5，本发明提供的次口径弹丸发射与分离装置，包括炮管1和导向器2，其中导向器2通过螺纹孔与炮管1连接，在炮管1出口一侧设有导向孔10，其尺寸与光洁度与炮管1内径一致，并与炮管1保持同轴；导向孔10后设有孔径较大的释放孔9。在导向孔10和释放孔9的整个行程上设有四个横截面积为扇形的泄气孔11，其扇形圆心角总和达到了240°。分离器5通过4个螺钉6固定在导向器2上，其靠近导向器2的一端设有圆锥凸台8，且整个圆锥凸台8伸入了到释放孔9中；还设有孔径略大于弹丸4直径的出射孔7，并与炮管1内孔、导向孔10和释放孔9保持同轴。导向器2和分离器5的配合面均采用较高光洁度加工，以保证两者完全贴合。弹托3采用聚氨酯泡沫、尼龙或有机玻璃等制成的I型弹托或铝合金制成的II型弹托，可用于不同尺寸及形状的次口径弹丸发射。

本发明提供的次口径弹丸发射与分离装置，其工作原理如下：

参见图5(a)，以I型弹托为例，在高压气体的推动下，弹托3和弹丸4的组合体自炮管1迅速向前移动，同时组合体前方的高压气体通过四个大面积泄气孔11很快排掉，降低了气流扰动带来的不利影响。弹托3和弹丸4组合体经过炮管1出口进入到导向器2中，在导向孔10约束作用下继续保持原飞行姿态向前移动；当弹托3继续前进，进入释放孔9时，弹托3头部圆锥凹槽15与分离器5的圆锥凸台8接触，尾部仍然被导向孔10约束；接下来，在前进过程中，由于受到圆锥凸台8的径向载荷作用，弹托3沿着分瓣槽14和缺陷环13发生分瓣和破碎折断，并在圆锥凸台8圆锥面的作用下向四周径向扩散，并不会对开始进入出射孔7的弹丸4产生干扰。经过尺寸设计，在弹托3的圆锥凹槽15与分离器5的圆锥凸台8接触之前，弹丸4头部已经顺利进入出射孔7，后续弹托3的分离过程不会对其产生影响。经过以上过程，可以使次口径弹丸4顺利发射并与弹托3稳定分离，不会出现明显的弹丸4旋转及速度损耗等情况。

参见图5(b)，弹托3为II型弹托时，II型弹托的导向槽17内径等于弹丸4直径，外径小于出射孔7内径；II型弹托撞击分离器5时，导向槽17直接深入出射孔7内并将弹丸4送出，进气孔16用于消除负压的影响。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (9)

1.一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，包括炮管(1)、导向器(2)、弹托(3)和分离器(5)；其中，

导向器(2)的一端与炮管(1)连接，另一端依次开设有连通的导向孔(10)和释放孔(9)，且释放孔(9)的孔径大于导向孔(10)的孔径，在导向孔(10)和释放孔(9)的整个行程周向上均匀开设有若干截图为扇形的泄气孔(11)，分离器(5)安装在导向器(2)另一端的端面上，其靠近导向器(2)的一端设有圆锥凸台(8)，且整个圆锥凸台(8)伸入至释放孔(9)中，中心处开设有孔径大于弹丸(4)直径的出射孔(7)，并与炮管(1)内孔、导向孔(10)和释放孔(9)同轴设置；

弹托(3)具有两种结构，分别为I型弹托和II型弹托；I型弹托包括弹托本体，该弹托本体的周向上开设有缺陷环(13)，其用于安装弹丸(4)的一端中心处开设有锥形凹槽(15)，且横向截面上开设有贯穿的分瓣槽(14)，分瓣槽(14)自锥形凹槽(15)处一直延伸至缺陷环(13)处；II型弹托包括弹托本体，该弹托本体用于安装弹丸(4)的一端设置有导向槽(17)，导向槽(17)的根部周向上开设有与导向槽(17)连通的进气孔(16)。

2.根据权利要求1所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，使用时，在高压气体的推动下，I型弹托和弹丸(4)的组合体自炮管(1)迅速向前移动，同时组合体前方的高压气体通过泄气孔(11)排掉，I型弹托和弹丸(4)组合体经过炮管(1)出口进入到导向器(2)中，在导向孔(10)约束作用下继续保持原飞行姿态向前移动；当I型弹托继续前进，进入释放孔(9)时，I型弹托头部圆锥凹槽(15)与分离器(5)的圆锥凸台(8)接触，尾部仍然被导向孔(10)约束；接下来，在前进过程中，由于受到圆锥凸台(8)的径向载荷作用，I型弹托沿着分瓣槽(14)和缺陷环(13)发生分瓣和破碎折断，并在圆锥凸台(8)圆锥面的作用下向四周径向扩散，在I型弹托的圆锥凹槽(15)与分离器(5)的圆锥凸台(8)接触之前，弹丸(4)头部已经顺利进入出射孔(7)，使得次口径弹丸(4)顺利发射并与I型弹托稳定分离；

弹托(3)为II型弹托时，II型弹托的导向槽(17)内径等于弹丸(4)直径，外径小于出射孔(7)内径；II型弹托撞击分离器(5)时，导向槽(17)直接深入出射孔(7)内并将弹丸(4)送出，进气孔(16)用于消除负压的影响。

3.根据权利要求1或2所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，导向孔(10)的内孔尺寸和光洁度与炮管内孔一致。

4.根据权利要求1或2所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，泄气孔(11)的数量为四个，且圆心角之和为240°。

5.根据权利要求1或2所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，I型弹托的另一端端面上开设有减重槽(12)。

6.根据权利要求1所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，II型弹托的另一端端面上开设有减重槽(12)。

7.根据权利要求1或2所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，I型弹托由硬质聚氨酯泡沫、尼龙或有机玻璃轻质材料制成，II型弹托由铝合金材料制成。

8.根据权利要求1或2所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，I型弹托的内孔形状为圆柱形或半球形，用于圆柱形或球形弹丸；II型弹托内孔形状为圆柱形，适用于较长圆柱形弹体。

9.根据权利要求1或2所述的一种次口径弹丸发射与分离装置，其特征在于，分离器(5)圆锥凸台(8)伸入释放孔(9)中，与导向孔(10)末端距离较短，使得弹丸(4)头部在分离器(5)拦截弹托(3)之前即迅速进入出射孔(7)；同时出射孔(7)的长度大于弹丸(4)的长度可在弹丸(4)飞过出射孔(7)使矫正其飞行姿态。