CN110645845B - 一种空爆手榴弹 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空爆手榴弹，采用延时引信的方法，使手榴弹在弹跳到空中后爆炸，实现空爆；当手榴弹在空中爆炸时，能有效杀伤躲避在敞开式掩体后的目标。该空爆手榴弹外形为椭球形结构，包括：稳定系统、引信系统、弹射系统和爆炸系统；所述稳定系统用于使手榴弹落地后自稳正立，保证弹射系统能够垂直弹射。所述弹射系统设置在外壳、内部，用于在所述手榴弹自稳后，将装有爆炸系统的弹射内舱从弹射出口弹射至空中；所述爆炸系统与引信系统相连，爆炸系统在被弹射至空中后被引信系统引爆。

Description

一种空爆手榴弹

技术领域

本发明涉及一种手榴弹，具体涉及一种空爆手榴弹，属于弹药领域。

背景技术

纵观手榴弹的发展历史，目前军用杀伤手榴弹的发展趋势在于：1.引信系统的更替，如手榴弹触发引信、触发-延期引信的发明和应用；2.破片参数的不断改善，如多棱角预制破片替换过去的球形破片；3.新材料、新工艺的应用。但受生产成本与手榴弹始终存在自杀伤场内破片飞散时存在死角的缺点，杀伤目标面对手榴弹时易于卧倒或寻找掩体进行躲避。

传统手榴弹均采用在平地爆炸的方式，手榴弹在平地爆炸时，可造成杀伤的破片将呈漏斗状向上散射，飞散角为150°，破片飞散边界与地面各处夹角均为15°，其余大量破片射入地面。以我国目前军用82-2式手榴弹为例，该弹内置1600粒杀伤钢珠，而最终可造成杀伤的钢珠数量仅约330粒，大量钢珠与爆轰能量被浪费。因此，士兵在遭遇手榴弹的杀伤时，可采取卧倒(如图1所示)，或寻找掩体的方法进行躲避，这使得手榴弹的杀伤效能大大减少。如图2所示，士兵利用掩体或地表凹陷躲避地面爆炸的手榴弹，由于破片向上飞散，仅仅利用地面敞开式掩体，或进入低于爆炸点的地表凹陷处即可有效躲避破片与爆轰能量造成的杀伤。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种空爆手榴弹，利用特定的结构，能够有效克服普通手雷杀伤破片有死角，目标易逃脱躲避的缺点。

所述的空爆手榴弹包括：稳定系统、引信系统、弹射系统和爆炸系统；所述稳定系统包括：外壳、锁定盖单元和自稳爪；所述外壳顶部开口，作为外壳内部弹射系统的弹射出口；所述弹射出口处通过锁定盖单元封闭；

在所述外壳外部设置有两个以上条形弹簧片作为自稳爪，两个以上所述自稳爪交叉包裹住外壳后通过锁定盖单元进行限位，此时所述自稳爪变形储能；

所述锁定盖单元包括：自稳爪锁定盖、舱盖、开盖火药和开舱火药；所述舱盖为两端开口的锥台形壳体，其大端与所述外壳开口处对接，小端处通过自稳爪锁定盖密封；所述自稳爪的端部通过自稳爪锁定盖进行位置锁定；所述开盖火药和开舱火药均与所述引信系统相连，所述开盖火药用于打开自稳爪锁定盖，所述开舱火药用于打开舱盖；且所述开盖火药的作用时间先于所述开舱火药；所述自稳爪锁定盖打开后，所述手榴弹在所述自稳爪弹力作用下直立，使所述弹射出口竖直向上；

所述弹射系统设置在外壳内部，用于在所述手榴弹自稳后，将装有爆炸系统的弹射内舱从所述弹射出口弹射至空中；

所述爆炸系统与所述引信系统相连，所述爆炸系统在被弹射至空中后被所述引信系统引爆。

作为本发明的一种优选方式：所述弹射系统包括：弹射底座、弹射内舱、点火头和发射火药；所述弹射底座设置在所述外壳内底面上，所述弹射底座为U形结构，所述弹射内舱位于所述弹射底座开口内；在所述弹射内舱与所述弹射底座的内底面之间填充有发射火药，所述引信系统与设置在发射火药中部的点火头相连。

作为本发明的一种优选方式：在外壳外表面粘贴有减震片。

作为本发明的一种优选方式：在所述弹射内舱与弹射底座之间，发射火药上方设置橡胶闭气环，所述橡胶闭气环内所述弹射内舱粘合，与所述弹射底座紧密贴合。

作为本发明的一种优选方式：所述引信系统设置在外壳外圆周的一侧，包括：保险片、传火序列和导火索C；其传火序列包括：击针、火帽、引火台、延期管、延期组合件A、延期组合件B、导火索A和导火索B；所述导火索C由延时药压制；

所述击针用于击发所述火帽，所述保险片用于对所述击针进行限位，所述保险片通过保险销进行位置锁定和解锁；

所述火帽通过引火台连接延期管；所述延期管内部装填引燃药；所述延期管内部引燃药下方设置有延时药柱，所述延时药柱的一端连接延期组合件A，另一端连接延期组合件B；所述延期组合件A的另一端与所述导火索A相连，所述延期组合件B的另一端与所述导火索B相连；所述延期组合件B的延时时间短于所述延期组合件A的延时时间；

所述导火索A与所述发射火药中部的点火头相连；

所述述导火索B与所述开盖火药相连，所述开盖火药通过引火孔与所述开舱火药相连；

所述导火索C一端与所述发射火药相连，另一端与所述爆炸系统相连。

作为本发明的一种优选方式：所述爆炸系统包括：设置在弹射内舱内部的预制破片、主爆药和雷管；所述引信系统与所述雷管相连，所述雷管四周填充主爆药，所述主爆药和雷管位于所述弹射内舱内部上方的区域；同时在所述弹射内舱内压制预制破片，所述预制破片填充在所述弹射内舱内部下方的区域，且所述预制破片不完全包裹所述主爆药。

有益效果：

(1)该空爆手榴投掷后利用引信系统控制自稳装置与弹射装置，使其落地后先展开自稳爪，保证手榴弹主体能够垂直弹射，后利用弹射装置将其弹射至一定高度后再爆炸，能够克服普通手雷杀伤破片有死角，目标易逃脱躲避的缺点。

(2)采用预制破片技术，使该空爆手榴弹爆破后，破片向下形成一个飞散角飞散，从而使得杀伤破片能够充分利用，消除杀伤场内破片飞散死角，杀伤地面敞开式掩体后的目标。同时，向下飞散的破片构造能使得破片分布在一定的区域内，保证投掷人员不受破片杀伤，可作攻防两用型手榴弹。

附图说明

图1为背景技术中采用安全卧倒躲避手榴弹杀伤的示意图；

图2为背景技术中利用掩体或洼地躲避手榴弹杀伤的示意图；

图3为本发明的空爆手榴弹的主剖示图；

图4为本发明的空爆手榴弹的左侧剖示图；

图5为本发明的空爆手榴弹的俯剖示图；

图6为本发明的空爆手榴弹的主视图；

图7为本发明的空爆手榴弹的右视图；

图8为本发明的空爆手榴弹仰视图；

图9为锁定盖单元的剖视图；

图10为部分引信元件剖面图；

图11为传火(传爆)序列示意图；

图12为弹射轨道部分俯剖图；

图13为本发明的空爆手榴弹落地至弹起基本工作流程示意图；

图14为本发明的空爆手榴弹杀伤状态示意图。

其中：1-保险片、2-火帽、2-1-帽壳、2-2-加强帽、2-3-药剂、3-引火台、4-击针、5-延期管、6-延期组件、7-导火索A、8-弹射内舱、9-外壳、10-弹射底座、11-导火索C、12-点火头、13-发火药涂层、14-主爆药、16-发射火药、17-内舱闭气环、18-易断裂层M、19-导火索B、20-锁定盖单元、21-雷管、22-内舱保护盖、23-易断裂层N、24-保险销、25-减震片、26-自稳爪、27-舱盖、28-自稳爪锁定盖、29-开盖火药、30-纸垫、31-引火孔、32-开舱火药、33-延期组合件A、34-延期组合件B、35-引燃药、36-接力管、37-延时药柱。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种空爆手榴弹，投掷后先落地自稳，然后手榴弹主体垂直弹射至一定高度后爆炸，使破片向下形成一个飞散角飞散，从而使杀伤破片能够充分利用，消除杀伤场内破片飞散死角，杀伤地面敞开式掩体后的目标。

如图3-图8所示，该空爆手榴弹外形为椭球形结构，包括：稳定系统、引信系统、弹射系统和爆炸系统。其中稳定系统包括：外壳9、锁定盖单元和自稳爪26。其中外壳9采用塑料材质，其外形包括：椭球形圆周面和底平面，在外壳9外表面粘贴有多个泡沫减震片25。外壳9顶部开口，作为外壳9内部弹射系统的弹射出口。弹射出口处通过锁定盖单元封闭。

在外壳9外部设置有两个条形弹簧片作为自稳爪26，两个自稳爪26交叉包裹住外壳9后通过锁定盖单元进行限位，此时自稳爪26处于变形储能状态。如图9所示，锁定盖单元包括：自稳爪锁定盖28、舱盖27、开盖火药29和开舱火药32。舱盖27为两端开口的锥台形壳体，其大端与外壳9开口处对接，小端处通过自稳爪锁定盖28密封，自稳爪26的端部通过自稳爪锁定盖28进行限位，使其紧密包裹住外壳9。舱盖27的大端与外壳9的对接面之间粘接，该对接面作为易断裂层N23。开盖火药29和开舱火药32设置在舱盖27内部，其中开盖火药29用于打开自稳爪锁定盖28，开舱火药32用于打开舱盖27。具体为：开盖火药29与自稳爪锁定盖28相对，开舱火药32与外壳9内部的弹射内舱8相对，开盖火药29与开舱火药32之间通过引火孔31相连，引火孔31与开盖火药29和开舱火药32的对接面之间分别设置有纸垫30。开盖火药29通过高速导火索B19与引信系统相连，高速导火索B19点燃开盖火药29后，进一步通过引火孔31引燃开舱火药32，由此使自稳爪锁定盖28先于舱盖27打开，保证手榴弹先自稳再弹射。在舱盖27内部填充轻质塑料，用于构成开盖火药的伞型结构。

手榴弹的稳定包含了减速，几何自稳与主动稳定三个过程。减速过程主要依靠引信系统与外壳之间的断开以及减震片25与地面摩擦吸收动能。几何自稳过程中，由于手榴弹上尖(锁定盖单元所在位置为上部)下圆底部平，使得手榴弹在地面无法保持锁定盖朝下的姿态，保证开盖时手榴弹不会跳起。手榴弹落地后，由于其内部的杀伤钢珠(预制破片)集中在手榴弹下部，同时弹射底座的存在也使得手榴弹重心下移，从而在自稳爪26展开后能增大翻倒力矩，确保主动自稳的成功。主动自稳依靠锁定盖单元以及自稳爪26，其过程为：当高速导火索C19点燃开盖火药29时，火焰冲量使得被铆钉固定在舱盖27上的自稳爪锁定盖28弹起，自稳爪26失去约束后恢复形变而打开，弹体在弹力作用下正立。开盖火药29的火焰自引火孔31向下传递，引燃开舱火药32，火焰冲量使得易断裂层N23断开，即使得舱盖27从外壳9上剥离，露出手榴弹内部的弹射系统，保证弹射系统能够垂直弹射。

引信系统设置在外壳9外圆周的一侧，包括：保险片1、传火序列和导火索C11，其中传火序列包括：击针4、火帽2、引火台3、延期管5、延期组件6和导火索A7。同时击针4、火帽2、延期管5、延期组件6、导火索B19构成另一传火序列，用于引燃开盖火药29和开舱火药32。其中延期组件6包括：延期组合件A33和延期组合件B34；导火索C11由高燃速硼系延时药压制，延时时限为0.37s，其起始端涂有发火药涂层13。

如图10所示，火帽2为帽壳底部带孔的针刺火帽，由帽壳2-1、加强帽2-2(或盖片)及药剂2-3组成，当火帽2被击针4击中后发火。击针4铰接在外壳上，使其作用端(设置有针头的一端)能够绕铰接端转动，使作用端作用于火帽2。该手榴弹未使用时，击针4通过保险片1进行限位，如图3所示，保险片1通过保险销24进行位置锁定，拔出保险销24时，解除保险，即解除保险片1对击针4的限位，击针4绕其与外壳的铰接点转动，击中火帽2。火帽2通过引火台3连接延期管5，引火台3中心设置通孔作为引火孔31。延期管5顶部开口，底部封闭；其内部上方装填引燃药35，延期管5与引火台3对接面之间(即延期管5的开口端)设置有用于防止漏药的纸垫30。延期管5内部引燃药35下方设置有时限为3.0s的延时药柱37，延时药柱37的两端分别设置有接力管36，其中一端的接力管36与延期组合件A33的一端相连，延期组合件A33的另一端与导火索A7相连；延期组合件A33由点火管及位于点火管内时限为2.0s延期索组成；延时药柱37另一端的接力管36与延期组合件B34相连，延期组合件B34的另一端与导火索B19相连；延期组合件B34由点火管及位于点火管内时限为1.0s的延期索组成。延时药柱37与延期索均为低燃速的钼系延期药压制，导火索A7和导火索B19为硅系延时药压制的空心高速药柱，内设传火道，燃速极高，其时限可忽略不计。导火索A7的另一端连接弹射系统。

引信系统的传火/传爆序列如图11所示，火帽2被击针4击中而发火，火焰从帽壳喷出，经过传火孔31点燃延期管5上的引燃药35，引燃延时药柱37。火焰经延时药柱37传递至其两端端接力管36。两个接力管36分别引燃延期组合件A33和延期组合件B34。延期组合件B34的延时时限短于延期组合件A33的延时时限，先将火焰传递至高速导火索B19，进而引燃开盖火药29和开舱火药32。延期组合件A33被引燃后，火焰传递至高速导火索A7，进而使壳体9内部弹射系统的发射药16被引燃。其中延期组合件A33与延期组合件B34的延期时间差为1s，能够保证手榴弹在充分稳定之后再点燃发射药16进行弹射。

为使手榴弹落地后减速，将引信系统分为上下两部分，两部分之间粘接，形成易断裂层M18。其中保险片1、火帽2、引火台3、击针4以及其周围用于支撑上述部件的塑料弹体构成引信系统上半部分；延期管5、延期组合件A33、延期组合件B34、导火索A7、导火索B19以及其周围用于支撑上述部件的塑料弹体构成引信系统下半部分。落地时手榴弹受到冲击，易断裂层M18发生断裂，使引信系统的上半部分脱离手榴弹主体。

弹射系统设置在外壳9内部，包括：弹射底座10、弹射内舱8、内舱保护盖22、点火头12和发射火药16。弹射底座10设置在外壳9内底面上(与锁定盖单元相对的一面)，弹射底座10为铝制U形结构，塑料(尼龙)弹射内舱8位于弹射底座10开口内，弹射内舱8表面与开舱火药32相对的位置设置有铝制内舱保护盖22，用于保证开盖火药29在打开自稳爪锁定盖28和开舱火药32打开舱盖27时，弹射内舱8不受火焰冲量破坏。在弹射内舱8与弹射底座10的内底面之间填充有发射火药16，高速导火索A7与设置在发射火药16中部的点火头12相连。在弹射内舱8与弹射底座10之间，发射火药16上方设置一周橡胶闭气环17，橡胶闭气环17与弹射内舱8粘合，与弹射底座10紧密贴合。图12为手榴弹俯剖图弹射轨道部分细节放大图，橡胶闭气环17与弹射底座10紧密贴合，该贴合部位称为弹射轨道。当手榴弹自稳爪打开设定时间后，发射火药16被弹射底座中央的点火头12点燃，高温高压气体推动弹射内舱8沿弹射轨道，平稳地垂直上升，到达2.7-3m的空中。同时发射药16与导火索C11相连，导火索C11与爆炸系统相连。发射火药16的火焰能量引燃导火索C11末端的发火药涂层，触发爆炸系统。

爆炸系统包括：设置在弹射内舱8内部的预制破片、主爆药14和雷管21。主爆药14可采用TNT炸药，预制破片为压制在弹射内舱8内部的多粒杀伤钢珠，导火索C11末端涂有发火药涂层13，且该端与发射药16相连，发射药16产生的高温高压气体将引燃导火索C11，导火索C11的另一端与设置在弹射内舱8中心的雷管21相连，雷管21四周填充主爆药14，弹射内舱8内下部空间内填充钢珠作为预制破片，且预制破片不完全包裹住主爆药14使预制破片能够向下飞散，本方案中，预制破片包裹住主爆药14的一半(即预制破片的高度向上延伸至主爆药14一半的位置)，使手榴弹爆炸时，预制破片产生一个向下的157°的散射角。

为减小延期时间散布，提高延时精度，导火索C11设置为相同的四根，沿周向均匀分布，火焰经四根导火索中的任一根传递至雷管21下端，将雷管21引爆，进而引爆主爆药14，弹射内舱8爆破，形成破片，破片和杀伤钢珠向下飞散，杀伤目标人员。

该空爆手榴弹的工作原理为：拉开保险销，投掷手榴弹，保险片1在空中被弹开，击针4刺破火帽2而发火。火焰通过引火孔迅速传递至延期管。约2.3s时手榴弹落地，引信系统上半部分受到冲击而断裂。因火焰已传递至引信系统下半部分，故断裂过程不影响引信的工作。该断裂过程吸收了手榴弹落地时的部分动能，同时将弹体的一部分质量分离出去，能加快手榴弹的减速。手榴弹外壳表面附着的泡沫制减震片能够提高投掷者抓握手感，并在落地后的翻滚、跳跃中起到减震、缓冲和增大滑动摩擦力的作用，进而能够加快手榴弹的减速。约3.6s时手榴弹开始低速平稳滚动，高速导火索B19在4.0s时引燃开盖火药29，自稳爪锁定盖28被弹开，弹性自稳爪26恢复形变，舱盖27受爆炸而飞离弹体，露出弹射内舱8。受自稳爪26弹力作用，手榴弹正立。5.0s时高速导火索A7点燃发射药16中央的点火头12，引燃发射药16；在发射药16的推动下，弹射内舱8垂直向上飞出。同时发射药16产生的火焰能量引燃导火索C11末端的发火药涂层，进而引燃导火索C11。约5.4s时，弹射内舱飞至2.7-3m，手榴弹主体发生爆炸(即导火索C11引爆雷管21和主爆药14)。破片向下飞散，杀伤目标人员。

本例中，弹射内舱舱壳重20g，弹射内舱总重约170g，全弹质量不超过320g。手榴弹炸高为2.7-3m，破片散射角为157°，使得破片被限制在以炸心为圆心，半径为15m的圆内。落地后高速弹起，缩小目标反应时间。预制破片的设计保证了投掷者在不受破片杀伤的前提下，手榴弹有效杀伤半径达到最大约6m。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空爆手榴弹，其特征在于，包括：稳定系统、引信系统、弹射系统和爆炸系统；所述稳定系统包括：外壳（9）、锁定盖单元和自稳爪（26）；所述外壳（9）顶部开口，作为外壳（9）内部弹射系统的弹射出口；所述弹射出口处通过锁定盖单元封闭；

在所述外壳（9）外部设置有两个以上条形弹簧片作为自稳爪（26），两个以上所述自稳爪（26）交叉包裹住外壳（9）后通过锁定盖单元进行限位，此时所述自稳爪（26）变形储能；

所述锁定盖单元包括：自稳爪锁定盖（28）、舱盖（27）、开盖火药（29）和开舱火药（32）；所述舱盖（27）为两端开口的锥台形壳体，其大端与所述外壳（9）开口处对接，小端处通过自稳爪锁定盖（28）密封；所述自稳爪（26）的端部通过自稳爪锁定盖（28）进行位置锁定；所述开盖火药（29）和开舱火药（32）均与所述引信系统相连，所述开盖火药（29）用于打开自稳爪锁定盖（28），所述开舱火药（32）用于打开舱盖（27）；且所述开盖火药（29）的作用时间先于所述开舱火药（32）；所述自稳爪锁定盖（28）打开后，所述手榴弹在所述自稳爪（26）弹力作用下直立，使所述弹射出口竖直向上；

所述弹射系统设置在外壳（9）内部，用于在所述手榴弹自稳后，将装有爆炸系统的弹射内舱（8）从所述弹射出口弹射至空中；

所述爆炸系统与所述引信系统相连，所述爆炸系统在被弹射至空中后被所述引信系统引爆。

2.如权利要求1所述的空爆手榴弹，其特征在于：所述弹射系统包括：弹射底座（10）、点火头（12）和发射火药（16）；所述弹射底座（10）设置在所述外壳（9）内底面上，所述弹射底座（10）为U形结构，所述弹射内舱（8）位于所述弹射底座（10）开口内；在所述弹射内舱（8）与所述弹射底座（10）的内底面之间填充有发射火药（16），所述引信系统与设置在发射火药（16）中部的点火头（12）相连。

3.如权利要求1所述的空爆手榴弹，其特征在于：在外壳（9）外表面粘贴有减震片（25）。

4.如权利要求2所述的空爆手榴弹，其特征在于：在所述弹射内舱（8）与弹射底座（10）之间，发射火药（16）上方设置橡胶闭气环（17），所述橡胶闭气环（17）与所述弹射内舱（8）粘合，与所述弹射底座（10）紧密贴合。

5.如权利要求2所述的空爆手榴弹，其特征在于：所述引信系统设置在外壳（9）外圆周的一侧，包括：保险片（1）、传火序列和导火索C（11）；其传火序列包括：击针（4）、火帽（2）、引火台（3）、延期管（5）、延期组合件A（33）、延期组合件B（34）、导火索A（7）和导火索B（19）；所述导火索C（11）由延时药压制；

所述击针（4）用于击发所述火帽（2），所述保险片（1）用于对所述击针（4）进行限位，所述保险片（1）通过保险销（24）进行位置锁定和解锁；

所述火帽（2）通过引火台（3）连接延期管（5）；所述延期管（5）内部装填引燃药（35）；所述延期管（5）内部引燃药（35）下方设置有延时药柱（37），所述延时药柱（37）的一端连接延期组合件A（33），另一端连接延期组合件B（34）；所述延期组合件A（33）的另一端与所述导火索A（7）相连，所述延期组合件B（34）的另一端与所述导火索B（19）相连；所述延期组合件B（34）的延时时间短于所述延期组合件A（33）的延时时间；

所述导火索A（7）与所述发射火药（16）中部的点火头（12）相连；

所述导火索B（19）与所述开盖火药（29）相连，所述开盖火药（29）通过引火孔与所述开舱火药（32）相连；

所述导火索C（11）一端与所述发射火药（16）相连，另一端与所述爆炸系统相连。

6.如权利要求5所述的空爆手榴弹，其特征在于：所述爆炸系统包括：设置在弹射内舱（8）内部的预制破片、主爆药（14）和雷管（21）；所述引信系统中的导火索C（11）与所述雷管（21）相连，所述雷管（21）四周填充主爆药（14），所述主爆药（14）和雷管（21）位于所述弹射内舱（8）内部上方的位置；同时在所述弹射内舱（8）内压制预制破片，所述预制破片填充在所述弹射内舱（8）内部下方的位置，不完全包裹住所述主爆药（14）。

7.如权利要求5所述的空爆手榴弹，其特征在于：设置两根以上一端与所述发射火药（16）相连，另一端与所述爆炸系统相连的导火索C（11）。

8.如权利要求5所述的空爆手榴弹，其特征在于：所述引信系统分为两部分，两部分之间粘接，形成易断裂层M（18）；其中所述保险片（1）、火帽（2）、击针（4）、引火台（3）以及用于支撑上述部件的壳体构成引信系统上半部分；所述延期管（5）、延期组合件A（33）、延期组合件B（34）、导火索A（7）、导火索B（19）、导火索C（11）以及用于支撑上述部件的壳体构成引信系统下半部分。

9.如权利要求1、2、3、4或5所述的空爆手榴弹，其特征在于：所述舱盖（27）的大端与外壳（9）的对接面之间粘接，该对接面作为易断裂层N（23）。

10.如权利要求1、2、3、4或5所述的空爆手榴弹，其特征在于：所述手榴弹整体为椭球形，所述外壳（9）的外表面包括椭球形圆周面和底平面。

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