CN110736397B

CN110736397B - 一种粘接实现引信自失效的方法和装置

Info

Publication number: CN110736397B
Application number: CN201910715003.6A
Authority: CN
Inventors: 黄振贵; 罗驭川; 连江凯; 孙晓晖; 陈志华
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2019-08-05
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2039-08-05
Also published as: CN110736397A

Abstract

本发明公开了粘结实现引信自失效的装置，在引信体内部预先储存胶粘剂，该存储装置与引信着发机构可共用一套安保机构确保平时与待发时均不作用。当弹丸发射后安保机构解锁，待弹丸击中目标后，或者未击中目标后掉落至地面时，撞击目标或者地面的目标反力与前冲直线惯性力作为使存储装置启动工作的环境力。进而存储装置工作，胶粘剂释放充斥整个引信体各个机构，粘死各部分机构，使整个机械引信无法再产生任何动作。可最小程度降低占用引信空间与制造成本。

Description

一种粘接实现引信自失效的方法和装置

技术领域

本发明属于药弹引信技术领域，尤其涉及一种实现引信自失效的方法和装置。

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引信机构粘死，从而引信无法再产生动作，保证了未爆弹药后续回收及处理的安全性。

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，在弹丸瞎火后将引信各机构粘死，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。

本发明的技术方案如下：一种实现引信自失效的方法，引信体内部设置盛有胶粘剂的存储装置，安保机构确保胶粘剂平时与待发时均不作用；当弹丸发射后安保机构解锁，待弹丸击中目标后，或者未击中目标后掉落至地面时，撞击目标或者地面的目标反力与前冲直线惯性力作为使存储装置启动工作的环境力；进而存储装置工作，胶粘剂释放充斥整个引信体各个机构，粘死各部分机构，使整个机械引信锁死无法再产生任何动作。

一种粘结实现引信自失效的装置，包括雷管座、雷管和引爆装置，雷管和引爆设置在雷管座内：还包括串接于雷管座上的引信机构；

引信机构包括引信下壳体、引信上壳体、主击针、副击针、硫酸储存瓶、胶粘剂储存瓶和副击针套筒；引信下壳体串接在雷管座上，副击针套筒设置在引信下壳体内部；主击针的一部分高出于副击针套筒，胶粘剂储存瓶和硫酸储存瓶上下层叠套设于该部分；另一部分逐渐延伸贯穿副击针套筒伸入雷管座内正对引爆装置；副击针设置于副击针套筒表面，其针尖正对硫酸储存瓶并相互留有间隔；

引信上壳体固定并覆盖主击针，并笼罩住硫酸储存瓶、胶粘剂储存瓶和副击针，与副击针套筒连接密闭。

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，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，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。

进一步的，击针帽与引信上壳体螺纹连接；胶粘剂储存瓶与第一安保板固定连接；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。进一步的，副击针的数量为两个，对称分布于主击针四围。

进一步的，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。

进一步的，胶粘剂储存瓶内盛放JL-6717聚氨酯胶粘剂。

进一步的，硫酸储存瓶和胶粘剂储存瓶材料均选用有机玻璃，其泊松比0.2，杨氏模量为3.2GPa，密度取1180kg/m³。

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。使用胶粘引信部件的独特方式，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为本发明的剖面图；

图2具有自失效装置的改进设计模型图；

图3弹丸侵彻土壤时机构模型整体应力图；

图4弹丸侵彻土壤时储存瓶受到击针撞击应力图；

图5弹丸侵彻土壤时储存瓶受到击针撞击应力曲线；

附图标记1-雷管座、2-雷管、3-引爆装置、4-引信下壳体、5-引信上壳体、6-主击针、7-副击针、8-硫酸储存瓶、9-胶粘剂储存瓶、10-副击针套筒、11-弹簧、60-击针帽、61-第一安保板、62-第二安保板、63-针杆。

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。

本种粘结实现引信自失效的装置，包括雷管座、雷管和引爆装置。雷管和引爆装置设置于雷管座内，主击针对着引爆装置。

如图1所示，引信下壳体4呈锥状，串接在雷管座1上，它们之间使用螺纹连接。引信下壳体4中部中空，用于放置副击针套筒10。副击针套筒10为圆饼状，内部中空。沿副击针套筒10的心轴线布置弹簧11。弹簧11顶端抵住副击针套筒10上部内壁，弹簧11底端抵住副击针套筒下部内壁，弹簧11处于压缩状态。保证主击针6不会撞击到雷管2，副击针7不会撞击到硫酸储存瓶8和胶粘剂储存瓶9。弹簧11与主击针6的结构设计称作安保机构。

副击针套筒10顶部外壁上固定两个副击针7，副击针7针尖朝上。主击针6包括击针帽60、第一安保板61、第二安保板62和针杆63。如图1所示，击针帽60贴服与第一安保板61顶部表面，第一安保板61套设于针杆63上端处；第二安保板62套设于针杆63中段处，并且位于第一安保板61下方。在第一安保板61与第二安保板62之间，放置硫酸储存瓶8和胶粘剂储存瓶9。第一安保板61与胶粘剂储存瓶9胶粘连接；胶粘剂存储瓶9与硫酸储存瓶8之间胶粘结合，硫酸储存瓶8与第二安保板62胶粘连接。硫酸储存瓶8和胶粘剂储存瓶9为环形结构。硫酸储存瓶8和胶粘剂储存瓶9的中间内环的直径与主击针6的针杆直径相同。针杆63从内环中穿过，并且贯穿副击针套筒10伸入雷管座1内。第二安保板62的直径小于第一安保板61的直径，使得副击针7与硫酸储存瓶8之间没有阻挡，有利于利用环境力实现对硫酸储存瓶8的击破。

引信上壳体5为筒状。如图1中所示的顶部设有一个圆槽，圆槽与击针帽60螺纹适配。引信上壳体5的侧面筒部罩住硫酸储存瓶8和胶粘剂储存瓶9并一直向副击针套筒10延伸直至两者连接密闭，本实施例中，连接方式为螺纹连接。设计击针帽60与引信体间为螺纹配合，使得引信上壳体5可拆卸，从而能对内部存放胶粘剂的玻璃容器进行定期更换。并且进一步对粘结金属的胶粘剂开展研究，生产出使用前保质期更长的产品。

在本实施例中，选择了JL-6717聚氨酯胶粘剂。聚氨酯主要成分是主链中含有-NHCOO-的聚合物。该胶粘剂具有良好的粘结性能，对基材无腐蚀。同时具有优异的防水性、耐寒、耐油、具有良好的触变性、耐腐蚀、耐撞击抗震动、柔韧性好等优异特性。该胶粘剂的具体理化性质如表1所列。

表1JL-6717聚氨酯胶粘剂的相关参数

以上性能数据是在温度25℃、湿度70%的实验室环境下所测得的典型数据。

在现有可用的胶类物质里，使用前贮存时间最长可达3年，这是由于粘结金属的胶粘剂为高分子材料，而材料本身会随时间老化降解，并且里面添加的催化剂或者引发剂都是活泼物质，自然状态下放久了会失效。该胶粘剂经过过期实验测试合格，可继续使用。故使用时间可进一步延长。

可靠性分析及仿真验证

1、装置作用可靠性仿真验证

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

储存瓶的材料为有机玻璃，设置材料属性时，其泊松比为0.2，杨氏模量为3.2GPa，密度取1180kg/m³。

当弹丸碰击目标时，不同目标阻力不同。其中，弹体在碰击到土壤后，侵彻过程中的目标阻力最小，设置弹体着速200m/s为模型的外界条件。在此初速度加载下，由瞬态动力学分析模块对该模型进行分析，可得图3至图5分析结果。

由图5中曲线可得，弹丸侵彻土壤时储存瓶受到击针撞击的应力最大值为124.3GPa。由参考文件：阎利,黄承亚,王绍东.有机玻璃增韧改性的研究进展[J].中国塑料,2001(11):12-16，可得，有机玻璃的抗拉强度可达70MPa。故弹丸侵彻土壤时储存瓶受到击针撞击产生的应力远大于储存瓶材料的强度，确保了弹丸在命中目标或未爆掉落至地面后，储存装置破碎，该装置产生作用的可靠性。

2 、胶粘剂粘接自失效可靠性分析

当经过足够反应时间后，认为胶粘剂粘接完成，分析计算勤务处理时其安全可靠性。据参考文献记载：北京工业学院触发引信教研室.引信设计[M].北京：北京工业学院，1976；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，冲击产生的惯性力作为剥离力，理论计算时可考虑惯性力达到最大的极端情况：活机体与壳体粘接，分析计算活机体在700g的对应惯性力下与壳体是否剥离。

以铁片之间涂抹聚氨酯胶粘剂后测试剥离强度的数据，来作为引信体内部各机构材料粘接剥离强度的理论计算依据。不同牌号的聚氨酯胶粘剂粘接后剥离强度不尽相同，取其中较低值120kN/m作为剥离强度𝜎计算值。

此改进设计基于的原型号引信用于81mm、60mm迫击炮弹上，以弹径60mm为例，简化计算可认为活机体直径为其一半即30mm，活机体与壳体内腔粘接，粘接长度为圆周长C。故单位。故剥离力为

𝐹₁=𝜎𝐶=120000×π×0.015²=85N（1）

引信活机体质量由参考文献：北京工业学院触发引信教研室.引信设计[M].北京：北京工业学院，1976得，计算取其较大值40g作为质量m计算值。故活机体在勤务处理时产生的最大惯性力为

𝐹₂=𝑚𝑔=0.04×700=28N（2）

由于𝐹₁>𝐹₂，故勤务处理时产生的惯性力不会使粘接后的引信各机构剥离，确保了胶粘剂粘接自失效可靠性。

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

1.一种粘结实现引信自失效的装置，包括雷管座（1）、雷管（2）和引爆装置（3），雷管（2）和引爆设置在雷管座（1）内，其特征在于：还包括串接于雷管座（1）上的引信机构；所述引信机构包括引信下壳体（4）、引信上壳体（5）、主击针（6）、副击针（7）、硫酸储存瓶（8）、胶粘剂储存瓶（9）和副击针套筒（10）；所述引信下壳体（4）串接在所述雷管座（1）上，所述副击针套筒（10）设置在引信下壳体（4）内部；所述主击针（6）的一部分高出于副击针套筒（10），胶粘剂储存瓶（9）和硫酸储存瓶（8）上下层叠套设于所述主击针（6）；另一部分逐渐延伸贯穿副击针套筒（10）并伸入雷管座（1）内正对引爆装置（3）；副击针（7）设置于副击针套筒（10）表面，其针尖正对硫酸储存瓶（8）并相互留有间隔；所述引信上壳体（5）固定于主击针（6）并将主击针（6）覆盖，笼罩住硫酸储存瓶（8）、胶粘剂储存瓶（9）和副击针（7），与副击针套筒（10）连接密闭；

引信下壳体（4）呈锥状，其内部设有柱状中空用于放置副击针套筒（10）和引信上壳体（5）；

所述副击针套筒（10）为空心筒状结构，内部设置一根处于压缩状态的弹簧（11），所述弹簧（11）两端分别抵住副击针套筒（10）的顶部和底部；弹簧（11）套设于贯穿副击针套筒（10）的主击针（6）四周；

所述主击针（6）包括击针帽（60）、第一安保板（61）、第二安保板（62）和针杆（63）；针杆（63）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（61）和第二安保板（62）围绕针杆（63）布置，第一安保板（61）靠近针尾；击针帽（60）连接凸出于第一安保板（61）表面；胶粘剂储存瓶（9）和硫酸储存瓶（8）夹设于第一安保板（61）与第二安保板（62）之间；

所述击针帽（60）与引信上壳体（5）螺纹连接；所述胶粘剂储存瓶（9）与第一安保板（61）固定连接；所述硫酸储存瓶（8）与第二安保板（62）固定连接；第二安保板（62）的直径小于第一安保板（61）的直径；

所述副击针（7）的数量为两个，对称分布于主击针（6）四围。

2.根据权利要求1所述的粘结实现引信自失效的装置，其特征在于：所述引信上壳体（5）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。

3.根据权利要求1所述的粘结实现引信自失效的装置，其特征在于：所述胶粘剂储存瓶（9）内盛放JL-6717聚氨酯胶粘剂。

4.根据权利要求1所述的粘结实现引信自失效的装置，其特征在于：硫酸储存瓶（8）和胶粘剂储存瓶（9）材料均选用有机玻璃，其泊松比为0.2，杨氏模量为3.2GPa，密度取1180kg/m³。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的粘结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：引信体内部设置盛有胶粘剂的存储装置，安保机构确保胶粘剂平时与待发时均不作用；弹丸进行发射，待弹丸击中目标后，或者未击中目标后掉落至地面时，撞击目标或者地面的目标反力与前冲直线惯性力作为使存储装置启动工作的环境力；进而存储装置工作，胶粘剂释放充斥整个引信体各个机构，粘死各部分机构，使整个机械引信锁死无法再产生任何动作。