CN110595303B - 一种基于固定技术实现引信自失效的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于固定技术实现引信自失效的装置，分别预置胶粘剂与硫酸于两个玻璃容器中，将两个玻璃容器置于引信体内；两个玻璃容器旁置于引信体内的主击针上；撞击目标时两个玻璃容器破碎，释放硫酸与胶粘剂，硫酸与设置于引信体内的副击针反应生成大量气体，提供环境力推动该胶粘剂喷射充斥于整个引信体内腔，待固化时间后胶粘剂凝固，填充至引信体内部各缝隙，使其各机构堵死从而达到引信自失效目的。本发明，将引信体串接在雷管座上，改变了现有技术中引爆装置与雷管的并联结构，降低占用引信空间与制造成本。使用聚氨酯胶粘剂独特方式，经过材质验证以及仿真试验，均表明该结构能够有效保证未爆弹药后续回收及处理的安全性。

Description

一种基于固定技术实现引信自失效的装置及方法

技术领域

本发明属于药弹引信技术领域，尤其涉及一种基于固定技术实现引信自失效的装置及方法。

背景技术

引信自失效装置是指弹药引信在经历正常的发射、抛撒、飞行环境后，具有能够消除引信爆炸序列爆轰输出作用的机构或部件。

起爆首发爆炸元件技术和恢复保险技术都属于子弹药引信自失效技术。起爆首发爆炸元件是在引信首发爆炸元件未按预定条件与传爆序列对正的前提下，经一定延时后起爆首发爆炸元件。恢复保险技术即引信解除保险后，采用火药、电子、化学或其他定时方式，在一定的时间域内，引信可发火、自毁，当超过预定时间后，采用特殊机构使引信恢复保险。国际上引信自失效的主流技术途径为定时起爆首发火工品。

现有技术主要是通过定时驱动的侧雷管控制引信主雷管起爆以实现自失效，这种技术依靠定时装置以及加装侧雷管后一套独立于主雷管的引爆装置。因此，不仅定时装置和侧雷管的引爆装置并联于主雷管的引爆装置，会占用引信内部相当大的空间；而且，由于雷管周边的安保机构及触发机构的复杂性和密闭性，这就对侧雷管及其独立的定时装置和引爆装置提出了更高的可靠性要求，而引爆装置的环境力中最为可靠的就是碰撞目标时的目标反力与前冲惯性力，所以利用此环境力启动装置达到自失效更为可靠。此外，由于存在侧雷管及相对复杂的一套定时及引爆装置，也较大地增加了弹药的成本。

基于现有技术的不足，提出了一种新思想达到引信的自失效，即摒弃侧雷管在定时起爆主雷管的想法，采用胶粘剂粘接来达到机械引信内部执行机构的锁死。采用目标反力与前冲惯性力这两种更为可靠的环境力，自失效实现机构可与原触发机构串联，可最小程度降低占用引信空间与制造成本。

发明内容

针对机械引信，本发明的原理是使其瞎火后，胶粘剂填充已经变形后的各个机构部分的空隙及击针与火帽之间的空隙，继而固化以抵抗机构之后可能产生的变形与运动，使得引信在后续处理中被锁死，从而确保了整个机械引信不能再产生任何动作。

机械引信的工作原理为利用发射过程中的环境力解除保险，命中目标时引信外露零件受到目标反力，引信内部零件受到前冲惯性力，从而使着发机构动作。击针的戳击速度越高，火帽发火所需能量越小。击针在目标反力与前冲惯性力的作用下动作，高速戳击针刺火帽或雷管，从而点火引爆弹丸。

机械引信瞎火，可以分为以下两类：击针戳击火帽后瞎火和击针未能戳击火帽。击针戳击火帽后瞎火的原因在于：一：击针戳击时速度不够，提供的发火能量不足以使火帽发火；二：击针戳击后火帽正常发火，传爆序列发生问题从而瞎火。击针未能戳击火帽导致瞎火的原因在于机械引信内部机构发生变形卡死等故障使得击针不能正常动作。

无论瞎火的问题源于以上哪种，在弹丸瞎火后胶粘剂填充已经变形后的各个机构部分的空隙及击针与火帽之间的空隙，继而固化以抵抗机构之后可能产生的变形与运动，使得引信在后续处理中被锁死，使得击针无法再次动作，相对发火机构静止，无法产生外界能量输入，从而使得引信自失效。

本发明的具体技术方案为：分别预置胶粘剂与硫酸于两个玻璃容器中，两玻璃容器之间接触面可用胶粘剂粘结，并将两个玻璃容器置于引信体内；两个玻璃容器旁置于主击针上，并添加一套惯性击发机构，于发射时解除保险，于撞击目标时作用于两个玻璃容器使其破碎，释放硫酸与胶粘剂，硫酸与钢击针反应生成大量气体，提供环境力推动该胶粘剂喷射充斥于整个引信体内腔，待固化时间后胶粘剂凝固，填充至引信体内部各缝隙，使其各机构堵死从而达到引信自失效目的。

进一步的，所述引信体包括引信上层体和引信下壳；所述引信下壳中心嵌入副击针套筒，所述引信上层体一部分嵌套于引信下壳内与副击针套筒连接，另一部分高出于引信下壳；主击针的顶部与引信上层体固定，主击针的中段上设置硫酸储存瓶和胶粘剂储存瓶；主击针的底部贯穿副击针套筒；副击针套筒的上表面上设置副击针，副击针正对硫酸储存瓶。

进一步的，引信下壳体呈锥状，其内部设有柱状中空用于放置副击针套筒和引信上壳体。

进一步的，所述副击针套筒为空心筒状结构，内部设置一根处于压缩状态的弹簧，弹簧两端分别抵住副击针套筒的顶部和底部；弹簧套设于贯穿副击针套筒的主击针四周。

进一步的，所述主击针包括击针帽、第一安保板、第二安保板和针杆；针杆直径逐渐减小的一端称作针尖，直径保持不变的

另一端称作针尾；第一安保板和第二安保板围绕针杆布置，第一安保板靠近针尾；击针帽连接凸出于第一安保板表面；胶粘剂储存瓶和硫酸储存瓶夹设于第一安保板与第二安保板之间；所述胶粘剂储存瓶与第一安保板固定连接；所述硫酸储存瓶与第二安保板固定连接；第二安保板的直径小于第一安保板的直径；所述引信上壳体为倒置的圆筒结构，其顶部内壁内凹呈圆槽，圆槽内壁设有螺纹；所述击针帽与引信上壳体螺纹连接。

进一步的，所述胶粘剂储存瓶内盛放单组分聚氨酯泡沫填缝剂。

进一步的，聚氨酯泡沫填缝剂的泊松比为0.33，杨氏模量为175MPa，密度取 10kg/m^3。

进一步的，玻璃容器的制作方法为先吹塑后拉伸，实现真空封装；玻璃器皿厚度为0.3毫米。

进一步的，击针戳击固化的聚氨酯胶粘剂产生的最大应力小于固化的聚氨酯胶粘剂的强度。

一种基于固定技术实现引信自失效的方法，引信壳体内释放硫酸和胶粘剂；硫酸与钢制的副击针反应产生大量气体，提供环境力推动胶粘剂喷射充斥于引信墙体内，填充引信体内部各个缝隙，固化后胶粘凝固，使其引信内部各个机构堵死，引信失效。

有益效果：本发明，将引信体串接在雷管座上，改变了现有技术中引爆装置与雷管的并联结构，降低占用引信空间与制造成本。使用聚氨酯胶粘剂独特方式，经过材质验证以及仿真试验，均表明该结构能够有效保证未爆弹药后续回收及处理的安全性。

附图说明

图1为本发明装置的剖视结构图；

图2为击针与在击针周围固化的聚氨酯胶粘剂模型；

图3为击针与在击针周围固化的聚氨酯胶粘剂模型整体应力图；

图4为固化的聚氨酯胶粘剂模型XY平面剪切应力图；

图5为固化的聚氨酯胶粘剂模型YZ平面剪切应力图。

附图标记

1-引信上层体、2-引信下壳、3-副击针套筒、4-主击针、40-击针帽、41-第一安保板、42-第二安保板、43-针杆、5-胶粘剂储存瓶、6-硫酸储存瓶、7-副击针、8-弹簧， 9-雷管座、10-雷管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本基于固定技术实现引信自失效的装置，包括雷管座9和雷管10，雷管10设置在雷管座9里面，主击针触及其引爆装置，雷管10便爆炸。以上为现有技术。本实施例，在雷管座9上串接引信体。引信体整体呈锥状，与雷管座9连接成为一体。引信体包括引信下壳2和引信上层体1。引信下壳2呈圆锥状，其内部中空。副击针套筒3为圆筒状结构，设置于该中空内部，并与中空直径恰好适配，副击针套筒3的外壁与引信下壳 2的连接方式采用螺纹连接。副击针套筒3内部设有弹簧8，弹簧8处于压缩状态抵住副击针套筒3上下内壁。弹簧避免副击针和主击针在未发射时候，触碰雷管或者玻璃容器，减少安全隐患。

副击针套筒3顶部上表面上设有两个副击针7。副击针7相对设置，针尖背向副击针套筒3。主击针4包括击针帽40、第一安保板41、第二安保板42和针杆3。针杆43 直径逐渐减小的一端称作针尖，直径保持不变的另一端称作针尾；第一安保板41和第二安保板42围绕针杆43布置，第一安保板41靠近针尾；击针帽40连接凸出于第一安保板41上表面；相互之间胶粘结合的胶粘剂储存瓶5和硫酸储存瓶6夹设于第一安保板41与第二安保板42之间；所述胶粘剂储存瓶5与第一安保板41固定连接；所述硫酸储存瓶6与第二安保板42固定连接；第二安保板42的直径小于第一安保板41的直径。第一安保板41和第二安保板42、主击针以及弹簧均作为本装置的安保结构。

引信上层体1为倒置的筒状结构，罩在副击针套筒3之上。引信上层体1的外壁与引信下壳2螺纹连接。引信上层体1顶部内壁内凹呈圆槽，圆槽内壁设有螺纹，所述击针帽40设有外螺纹，击针帽40与引信上层体1螺纹连接。该结构，使得引信上层体1 可以简便拆卸，定期更换内部玻璃容器。

考虑到机械引信，需要该胶粘剂具有的特性有：①胶粘剂固化后硬度及抗力达到勤务处理要求标准；②单组份胶粘剂，避免使用时需充分混合等要求；③耐腐蚀，抗震动性能良好；④贮存时间较长；⑤反应温度区间尽可能大；⑥最好是市面上已有的成品并且货源稳定。

因此本实施例选用聚氨酯发泡剂。聚氨酯发泡填充剂，全称是单组分聚氨酯泡沫填缝剂，俗称发泡剂、发泡胶、PU填缝剂，英文PU FOAM，是气雾技术和聚氨酯泡沫技术交叉结合的产物。它是一种将聚氨酯预聚物﹑发泡剂﹑催化剂等组分装填于耐压气雾罐中的特殊聚氨酯产品。当物料从气雾罐中喷出时，沫状的聚氨酯物料会迅速膨胀并与空气或接触到的基体中的水分发生固化反应形成泡沫。固化后的泡沫具有填缝﹑粘结﹑密封﹑隔热﹑吸音等多种效果,是一种环保节能﹑使用方便的建筑材料,可适用于密封堵漏﹑填空补缝﹑固定粘结,保温隔音,尤其适用于塑钢或铝合金门窗和墙体间的密封堵漏及防水。

一般表干时间在10min左右(室温20℃环境下)，全干时间随环境温度和湿度而有所不同，一般情况下，夏季全干时间约4-6h，冬季零度左右则需要24h或更长时间才能全干。在正常使用条件下(并在其外表有覆盖层的情况下)，估计其服务寿命不低于10年，在-10℃～80℃的温度范围内固化泡沫体均保持良好的弹性和粘结力。固化后的泡沫具有填缝、粘结、密封等功能。聚氨酯发泡填充剂固化后的泡沫耐温范围为 -35℃～+80℃。

基于固定技术实现引信自失效的方法，预置聚氨酯发泡剂与一定浓度硫酸于两玻璃容器中，两玻璃容器之间接触面可用胶粘剂粘结，并将两玻璃容器置于引信体内。容器旁置于主击针上，并添加一套惯性击发机构，于发射时解除保险，于撞击目标时作用于玻璃容器使其破碎，释放硫酸与胶粘剂，硫酸与钢击针反应生成大量气体，提供环境力推动该胶粘剂喷射充斥于整个引信体内腔，待固化时间后发泡剂凝固，填充引信体内部各缝隙，使其各机构堵死从而达到引信自失效目的。

本实施例的可靠性分析：

1：胶粘剂固化自失效可靠性分析

根据改进设计，使用Solidworks建立图2的仿真模型，导入Ansys Workbench进行仿真验证。

设置材料属性时，聚氨酯泡沫填缝剂的泊松比为0.33，杨氏模量为175MPa，密度取10kg/m³。

当经过足够反应时间后，胶粘剂固化完成，分析计算勤务处理时其安全可靠性。已知，未包装的零件落地时曾测得700g的加速度，此为勤务处理中加速度可能出现的最大值。计算可靠性时，击针受到冲击产生惯性力，作用在已经固化在其周围的单组分聚氨酯泡沫填缝剂上，理论计算时可考虑惯性力达到最大的极端情况：击针戳击其周围固化的聚氨酯胶粘剂，分析击针在700g的对应惯性力下是否能够戳穿已经固化的聚氨酯胶粘剂。

未包装的零件落地时曾测得700g的加速度；在长途运输中典型激震为9g，波形增长时间为12ms，持续时间为20ms。此处考虑极端情况，设置模型受到峰值为700g，脉冲时间长度仍为20ms的正弦加速度冲击，由瞬态动力学分析模块对固化的聚氨酯胶粘剂分析可得图3至图5分析结果。

聚氨酯胶粘剂固化后剪切强度可达80kPa以上。由图中曲线可得，击针在冲击作用下，固化的聚氨酯胶粘剂受到的剪切应力最大值为3.18kPa，远小于80kPa。故勤务处理时,击针戳击固化的聚氨酯胶粘剂产生的最大应力远小于材料的强度，击针不会戳穿固化的聚氨酯胶粘剂，从而确保了胶粘剂固化自失效可靠性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种基于固定技术实现引信自失效的装置，其特征在于：分别预置胶粘剂与硫酸于两个玻璃容器中，将两个玻璃容器置于引信体内；两个玻璃容器旁置于引信体内的主击针上；撞击目标时两个玻璃容器破碎，释放硫酸与胶粘剂，硫酸与设置于引信体内的副击针反应生成大量气体，提供环境力推动该胶粘剂喷射充斥于整个引信体内腔，待固化时间后胶粘剂凝固，填充至引信体内部各缝隙，使其各机构堵死从而达到引信自失效目的；

所述引信体包括引信上层体（1）和引信下壳（2）；所述引信下壳（2）中心嵌入副击针套筒（3），所述引信上层体（1）一部分嵌套于引信下壳（2）内与副击针套筒（3）连接，另一部分高出于引信下壳（2）；主击针（4）的顶部与引信上层体（1）固定，主击针（4）的中段上设置胶粘剂储存瓶（5）和硫酸储存瓶（6）；主击针（4）的底部贯穿副击针套筒（3）；副击针套筒（3）的上表面上设置副击针（7），副击针（7）正对硫酸储存瓶（6）；

引信下壳（2）呈锥状，其内部设有柱状中空用于放置副击针套筒（3）和引信上层体（1）；

所述副击针套筒（3）为空心筒状结构，内部设置一根处于压缩状态的弹簧（8），弹簧（8）两端分别抵住副击针套筒（3）的顶部和底部；弹簧（8）套设于贯穿副击针套筒（3）的主击针（4）四周；

所述主击针（4）包括击针帽（40）、第一安保板（41）、第二安保板（42）和针杆（43）；针杆（43）直径逐渐减小的一端称作针尖，直径保持不变的另一端称作针尾；第一安保板（41）和第二安保板（42）围绕针杆（43）布置，第一安保板（41）靠近针尾；击针帽（40）连接凸出于第一安保板（41）上表面；相互之间胶粘结合的胶粘剂储存瓶（5）和硫酸储存瓶（6）夹设于第一安保板（41）与第二安保板（42）之间；所述胶粘剂储存瓶（5）与第一安保板（41）固定连接；所述硫酸储存瓶（6）与第二安保板（42）固定连接；第二安保板（42）的直径小于第一安保板（41）的直径；

所述引信上层体（1）为倒置的圆筒结构，其顶部内壁内凹呈圆槽，圆槽内壁设有螺纹，所述击针帽（40）设有外螺纹，击针帽（40）与引信上层体（1）螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的基于固定技术实现引信自失效的装置，其特征在于：所述胶粘剂储存瓶（5）内盛放单组分聚氨酯泡沫填缝剂；聚氨酯泡沫填缝剂的泊松比为0.33，杨氏模量为175MPa，密度取10kg/m³。

3.根据权利要求1所述的基于固定技术实现引信自失效的装置，其特征在于：玻璃容器的制作方法为先吹塑后拉伸，实现真空封装；玻璃器皿厚度为0.3毫米。

4.根据权利要求3所述的基于固定技术实现引信自失效的装置，其特征在于：所述副击针戳击固化的聚氨酯胶粘剂产生的最大应力小于固化的聚氨酯胶粘剂的强度。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的基于固定技术实现引信自失效的装置实现引信自失效的方法，其特征在于：引信壳体内释放硫酸和胶粘剂；硫酸与钢制的副击针反应产生大量气体，提供环境力推动胶粘剂喷射充斥于引信墙体内，填充引信体内部各个缝隙，固化后胶粘凝固，使其引信内部各个机构堵死，引信失效。

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