CN110437019B - 一种复合炸药结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合炸药结构，包括铜模和主炸药，两个铜模可以组合成一个起爆孔的空心圆球体，包裹在主炸药周围。主炸药与铜模的质量比1/30～1/50，主炸药由黑索今和热固性聚氨酯粘结剂、PVC和空心玻璃微珠组成，其质量百分组成为：黑索今15％～18％，空心玻璃微珠25％～35％，PVC12％～25％，热固性聚氨酯粘结剂35％。其中，空心玻璃微珠D50为80μm，密度0.42g/cm3。主要用于近距离杀伤武器装药，尤其适用于高密度惰性金属弹药。

Description

一种复合炸药结构
技术领域
本发明涉及一种复合炸药结构，主要用于近距离杀伤武器装药，尤其适用于高密度惰性金属弹药。
背景技术
现代反恐战争中，减少对无辜人员的伤害已成为国际社会关注的一个问题。在作战或近空火力支援中，既想达到现代战场上获得最大杀伤力的作战效果，又能最大限度地降低附带毁伤，是当前各国在武器研究中都难以实现的目标。为此，国内外研制高密度惰性金属弹药。
该弹药与装填普通高能炸药的弹药的杀伤机理完全不同，同普通的弹药相比，它的附带杀伤力很小。由于高能炸药在爆炸后形成散弹的方向和距离无法控制，且其作用力大，因此，也对周围物体产生破坏作用。对于人群密集地带，装填高能炸药的普通弹药可能会造成大量无辜平民死亡。而高密度惰性金属弹药可以精确地摧毁需要打击的目标，同时又会将对周边其它物体的伤害降到最低。这种弹药爆炸后，壳体生成非常细小的高速运动颗粒，炸药中的重金属颗粒也形成高速运动颗粒，这些高速运动的颗粒相当于微型榴散弹片，产生一个相对小但却有效的爆炸波半径，对近距离(4m)内人员形成致命的强大杀伤力，但同时又会对周边其它物体的伤害降到最低。
目前，高密度惰性金属弹药主要采用猛炸药/钨粉结构，通过高能炸药爆轰驱动高密度金属钨粉或钨合金粉来实现。但是，钨粉或钨合金粉会严重污染环境，且钨合金粉末在燃烧后是一种强烈致癌物质。而采用改进后的陶瓷、铜、铁等密度低于钨粉的炸药，炸药爆轰后金属粉的抛撒速度远高于猛炸药/钨粉结构。
发明内容
为解决背景技术中的不足，本发明设计了一种复合炸药结构，其金属抛撒速度与猛炸药/钨粉结构相当，膨胀火球均匀，无定向杀伤，爆炸产物无毒害。
本发明的构思：从爆轰物理学角度分析，在炸药爆轰过程中，炸药能量主要通过冲击波、爆轰产物、热效应三种形式传递给金属粉。目前的高密度惰性金属弹药主要采用猛炸药/钨粉结构，猛炸药再爆轰时主要作用方式是冲击波。本发明是通过改变炸药的能量输出结构来降低炸药爆轰对金属粉的驱动能力。其途径设计复合炸药结构，其结构为同心圆球结构，圆球中心是主炸药，由黑索今和热固性聚氨酯粘结剂、PVC和空心玻璃微珠组成；外侧是由铜粉压制的两个空心半圆球铜模组合而成，包裹在主炸药周围。
该主炸药中的猛炸药黑索今的含量降低到18％以下，密度、爆速和化学能远低于黑索今单质炸药。由于炸药中黑索今含量较低，氧平衡较低，爆轰后热固性聚氨酯粘结剂、PVC和空心玻璃微珠被碳化，爆轰产生的气体产物含量远低于固体产物。该主炸药在爆轰后，冲击波与爆轰产物无法分离，其共同作用下使复合炸药周围的铜模破碎成铜粉颗粒。在4到10倍复合炸药直径范围时，冲击波与爆轰产物分离，铜粉主要受到爆轰产物的持续作用。由于爆轰产生的气体产物含量远低于固体产物，铜粉受到固体产物的撞击驱动。缘于爆轰产物密度低于铜粉，在撞击过程中，铜粉受到的加速度与主炸药/铜模的质量比相关，质量比越低，铜粉加速能力越弱，速度低，毁伤半径小。
该体系中，黑索今是主炸药中的主要能量源，其冲击波感度高，在低含量下能够起爆。热固性聚氨酯粘结剂用于主炸药成型，在黑索今爆轰时，发生碳化，与爆轰气体产物共同作用到铜模上。PVC和空心玻璃微珠主要用于降低主炸药密度，减小主炸药的爆轰能量。PVC和空心玻璃微珠碳化后的固体产物密度低于铜粉，减小铜粉的加速能力。
为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种复合炸药结构，包括主炸药和铜模。其结构为同心圆球结构，圆球中心是主炸药，外侧是两个铜模；主炸药与两个铜模的质量比1/30～1/50，两个铜模总质量小于等于2500g。
所述的铜模由铜粉压制成空心半圆球形，两个半圆球形对称开一个圆柱形的起爆孔。两个铜模可以组合成一个带起爆孔的空心圆球体，包裹在主炸药周围。
所述的主炸药由黑索今和热固性聚氨酯粘结剂、PVC和空心玻璃微珠组成，其质量百分组成为：黑索今15％～18％，空心玻璃微珠25％～35％，PVC12％～25％，热固性聚氨酯粘结剂35％。其中，空心玻璃微珠D50为80μm，密度0.42g/cm3。
本发明的有益效果如下：
(1)抛撒速度低：铜粉抛撒速度低于1200m/s；
(2)膨胀火球均匀，无定向杀伤：膨胀火球最大直径和最小直径比小于2；
(3)爆炸产物无毒害：固体产物中金属氧化物含量低，无钨金属氧化物。
附图说明
图1为本发明复合炸药结构示意图。
图中1-铜模，2-主炸药，3-起爆孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
1.1本发明参照如下质量百分组成实施：
(1)主炸药2是50g，铜模1是1250g，主炸药2与两个铜模质量比1/50。
(2)称量两份1250g铜粉，在100MPa压力下压制成内半径2.5cm的空心半球体的铜模1，铜模1一端带直径10mm的起爆孔3。
1.2主炸药2质量百分组成参照如下实施：
黑索今18％，空心玻璃微珠35％，PVC12％，热固性聚氨酯粘结剂35％。其中，空心玻璃微珠D50为80μm，密度0.42g/cm3。热固性聚氨酯粘结剂由端羟基聚丁二烯、己二酸二辛酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡组成，质量比为45.8：50：4.19：0.01。
1.3制备过程
(1)捏合机温度设定60℃，在捏合机中加入端羟基聚丁二烯、己二酸二辛酯，捏合10min；
(2)加入黑索今，真空捏合50min，加入PVC，真空捏合10min；
(3)加入空心玻璃微珠，真空捏合180min；
(4)加入异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，真空捏合20min；
(5)出料，真空浇注到铜模1中；
(6)60℃固化48h。
1.4性能测试如下：
(1)在主炸药2固化完成后，修整主炸药2药面，并采用减量法称量主炸药2药量，每个铜模中主炸药2药量25g。将两个装完药的铜模1和并成一个圆球体，吊装到距离地面5m处，从起爆孔3起爆主炸药1。
(2)在距离铜模1距离30m处架设一台彩色高速摄影机，拍摄速度为5000帧/秒，测试铜粉膨胀速度和铜粉膨胀形状，通过测试图形计算膨胀火球最大直径和最小直径比。
(3)采用爆炸产物收集装置收集爆炸场周围的爆炸产物，分析产物中的金属氧化物及其含量。
实施例2
2.1本发明参照如下质量百分组成实施：
(1)主炸药2是30g，铜模1是450g，主炸药2与两个铜模质量比1/30。
(2)称量两份450g铜粉，在100MPa压力下压制成内半径2.2cm的空心半球体的铜模1，铜模1一端带直径10mm的起爆孔3。
2.2主炸药质量百分组成参照如下实施：
黑索今15％，空心玻璃微珠25％，PVC25％，热固性聚氨酯粘结剂35％。其中，空心玻璃微珠D50为80μm，密度0.42g/cm3。热固性聚氨酯粘结剂由端羟基聚丁二烯、己二酸二辛酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡组成，质量比为45.8：50：4.19：0.01。
2.3制备过程
制备过程与实施例1相同。
2.4性能测试如下：
(1)在主炸药2固化完成后，修整主炸药2药面，并采用减量法称量主炸药2药量，每个铜模中主炸药2药量15g。将两个装完药的铜模1和并成一个圆球体，吊装到距离地面5m处，从起爆孔3起爆主炸药1。
(2)在距离铜模1距离30m处架设一台彩色高速摄影机，拍摄速度为5000帧/秒，测试铜粉膨胀速度和铜粉膨胀形状，通过测试图形计算膨胀火球最大直径和最小直径比。
(3)采用爆炸产物收集装置收集爆炸场周围的爆炸产物，分析产物中的金属氧化物及其含量。
效果例：
本发明驱动金属粉抛撒速度低、膨胀火球均匀，无定向杀伤，且爆炸产物无毒害。其中，各实施例性能结果如表1所示。
表1本发明性能数据
Figure BDA0002204072120000041

Claims (1)

1.一种复合炸药结构，其特征在于，该复合炸药为同心圆球结构，圆球中心是主炸药(2)，外侧是由铜粉压制的两个空心半圆球铜模(1)组合而成，包裹在主炸药(2)周围；主炸药(2)与两个空心半圆球铜模(1)的质量比1/30～1/50，两个空心半圆球铜模(1)总质量小于等于2500g；所述的主炸药(2)各组分及质量百分比为；黑索今15％～18％，空心玻璃微珠25％～35％，PVC 12％～25％，热固性聚氨酯粘结剂35％，所述的空心玻璃微珠D50为80μm，密度0.42g/cm3；两个空心半圆球铜模(1)上对称开一个半圆柱形的起爆孔(3)。
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