CN113108655B - 一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，包括：左分瓣、右分瓣、左前定心环、右前定心环、左后定位环和右后定位环；所述左分瓣和右分瓣啮合对接为圆筒形弹托结构，弹托结构轴向一端设有底座；所述左前定心环和右前定心环结构相同，二者对接为前定心环，并设置在弹托结构的轴向中部，将弹托结构内部分为迎风腔和置弹腔；所述左后定位环和右后定位环结构相同，二者可拆卸连接为后定位环，其固定在弹托结构设有底座一端的内壁面上；其中，前定心环和后定位环的内环均为椭圆形，所述迎风腔的壁厚从前向后逐渐加厚；解决了现有分瓣式弹托存在的分离效果不佳、弹托本体分瓣配合程度低的问题，并能够实现加工成本低且可回收利用。

Description

一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托

技术领域

本发明涉及弹托技术领域，具体涉及一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托。

背景技术

在高速、超高速弹体侵彻靶板等试验中，火炮、轻气炮等为弹体提供动能的装置得到广泛运用。因为科学研究所用的弹体直径往往较小，而又需要弹体拥有很高的发射速度，因此发射时需要将弹体装入具有适配器功能的弹托中。

弹托在弹体发射过程中的作用主要有三点，一是增大弹体发射时的横截面积，从而提高发射装置的气体利用效率；二是弹托可以约束弹体，使弹体的弹道更加稳定；三是弹托可以调整弹体的发射姿态，实现带攻角(弹体速度方向与弹体轴线头部方向所成夹角)发射。当弹体和弹托发射出炮管后，需要将弹体和弹托分离，防止弹托影响弹体的气动外形，避免弹托与靶板碰撞影响实验结果。

椭圆截面弹体(即弹体任意位置处垂直于弹体轴线的截面外轮廓线为椭圆形的弹体)相较于传统的圆截面弹体，在发射过程中存在一定的差异，主要体现在弹托内腔设计、弹体着靶平面(椭圆截面弹体头部最初接触靶板的点与弹体轴线所成平面)上。由于椭圆截面弹体的非旋转对称特性，弹托内腔需要设计成与弹体外形匹配的形状，从而使得弹托加工精度和加工成本显著提高。椭圆截面弹体在带倾角的侵彻实验中，弹体着靶方向决定了靶板的毁伤特性，因此在炮管中需要事先确定弹体着靶平面。

目前火炮、轻气炮所用的弹托主要分为整体式弹托和分瓣式弹托，如图1所示，整体式弹托由底托部1、包裹弹体部2、尾部支撑台3、弹体容置腔4和弹体支撑环5组成；该弹托用于发射次口径弹体，弹托与弹体受火炮、轻气炮加载后以相同的速度运动；整体式弹托的主要缺陷在于：(1)弹托在发射后无法实现自分离，弹托随弹体一同撞击目标，弹托将对目标进行二次毁伤；(2)该弹托仅在发射椭圆截面弹体时，需要将弹体容置腔加工成与弹体外形匹配的椭圆形腔室，由于是非回转型结构，使得加工工艺复杂，加工成本增加；(3)该弹托无法调整弹体的初始攻角，仅能以0°攻角发射弹体；(4)该弹托发射后无法回收利用，使用后结构完全损坏。

如图2所示，分瓣式弹托由两瓣或三瓣弹托本体分瓣构成，各弹托本体分瓣将弹体环绕包裹形成整体，弹托和弹芯受火炮、轻气炮加载后在膛内一同运动，出膛后弹托本体分瓣受风阻的影响而径向分离，弹体由原方向继续运动，从而实现脱壳过程；分瓣式弹托的主要缺陷在于：(1)该类弹托的各弹托本体分瓣之间无法紧密配合，导致炮管内部的密封性降低；(2)该类弹托的各弹托本体分瓣和弹体之间易发生相对运动，弹体约束性较差，导致弹体在膛内运动的稳定性较差；(3)该类弹托一般需要在各弹托本体分瓣间添加粘合剂，在发射过程中存在弹托本体无法分离的现象；(4)该弹托仅能发射旋转对称弹体，不适用于椭圆截面弹体；(5)该弹托无法调整弹体的初始攻角，仅能以0°攻角发射弹体。

如图3所示，脱壳穿甲弹弹托(属于一种特殊的分瓣式弹托)与分瓣式弹托类似，由三瓣弹托本体分瓣构成，不同之处在于弹托本体与弹体的连接方式，脱壳穿甲弹的弹芯外壁存在环形齿，弹托本体内壁与弹芯接触部位存在环形槽，弹芯和弹托通过环形齿和环形槽啮合，避免弹托本体与弹芯的相对运动；该类弹托的分离机理与分瓣式弹托相同，其主要缺陷在于：(1)该弹托仅能发射带环形齿的弹体，仅用于脱壳穿甲弹，不适用于椭圆截面弹体；(2)该弹托无法调整弹体的初始攻角，仅能以0°攻角发射弹体。

总体而言，整体式弹托与弹体采用轴孔式配合，在炮膛内滑动时有较好的密封性，对弹体有较好的约束作用，可保证弹体在炮膛内运动的稳定性；但出膛后弹托与弹体不能瞬间分离，对弹体的后续运动有干扰。分瓣式弹托在出膛口后，弹托各瓣在气动力作用下能够迅速分开，可与弹体瞬间分离，减少对弹体的后续运动的干扰；但在炮膛内运动时，弹托各瓣及弹体之间无法紧密配合，不仅密封性差而且各瓣及弹体之间容易相互运动，弹体无法得到较好的约束，在膛内运动的稳定性也很差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，不依赖任何外部设备便可使弹托与弹体分离，解决了现有分瓣式弹托存在的分离效果不佳、弹托本体分瓣配合程度低的问题，并能够实现加工成本低且可回收利用。

本发明的技术方案为：一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，包括：左分瓣、右分瓣、左前定心环、右前定心环、左后定位环和右后定位环；

所述左分瓣和右分瓣啮合对接为圆筒形弹托结构，弹托结构轴向一端设有底座；所述左前定心环和右前定心环结构相同，二者对接为前定心环，并设置在弹托结构的轴向中部，将弹托结构内部分为迎风腔和置弹腔；所述左后定位环和右后定位环结构相同，二者可拆卸连接为后定位环，其固定在弹托结构设有底座一端的内壁面上；其中，前定心环和后定位环的内环均为椭圆形，所述迎风腔的壁厚从前向后逐渐加厚。

优选地，所述左分瓣和右分瓣除对接处互相啮合的左波纹齿与右波纹齿不同，均包括：弹托本体分瓣、前定心环卡槽、后定心环卡槽和底托；

所述弹托本体分瓣为半圆筒形结构，底托位于弹托本体分瓣的轴向一端，两个底托左右对接为底座；前定心环卡槽沿周向设置在弹托本体分瓣的轴向中部，且固定在弹托本体分瓣的内壁面上，后定心环卡槽沿周向固定在弹托本体分瓣与底托对接处的内壁面上，且沿轴向延伸至底托内设定深度；左前定心环和右前定心环分别与对应侧的前定心环卡槽间隙配合；左后定位环和右后定位环分别与对应侧的后定心环卡槽内壁面间隙配合；底座上部径向两侧设有两个定位孔，定位孔与后定心环卡槽贯通，左后定位环和右后定位环对接时，左平键和右平键分别穿过两个定位孔对左后定位环和右后定位环定位。

优选地，所述左前定心环为中间细两端粗的半环结构，两端端部为膨胀区，左前定心环外壁与前定心环卡槽的内壁间隙配合，左前定心环内壁与椭圆截面弹体的外壁间隙配合；其中，膨胀区所在端面与左前定心环外壁所在圆弧之间的最大距离大于左前定心环外壁所在圆弧的半径。

优选地，当椭圆截面弹体需要带攻角发射时，左前定心环内壁设计为对应的斜度。

优选地，所述左后定位环为中间粗两端细的半环结构，两端沿径向设有副键槽，用于与左平键或右平键孔轴配合；左后定位环外壁与后定心环卡槽内壁间隙配合，左后定位环内壁与椭圆截面弹体外壁间隙配合。

优选地，当椭圆截面弹体需要带攻角发射时，左后定位环内壁设计为对应的斜度。

优选地，所述左前定心环和右前定心环的材料为聚碳酸酯或聚乙烯。

优选地，所述左后定位环和右后定位环的材质为尼龙66。

优选地，所述左分瓣和右分瓣的材料均为尼龙66。

优选地，所述底座为“工”字型回转体，上下底面外径均与弹托结构外径相同；其中，“工”字型的竖直部分作为回转轴，两个水平部分回转形成上下底面。

有益效果：

1、本发明提出的自分离式弹托，可使弹托、弹体在出膛后不需要借助外界设备即可实现弹托与弹体的分离，且弹托分离时具有垂直于弹体运动方向的速度，避免弹托与靶板接触，解决了椭圆截面弹体与火炮、轻气炮的发射配合问题。

2、本发明提出的自分离式弹托，在膛内运动时可保持完整的配合关系，各结构间不存在相对运动，有利于提高炮膛内的气密性。

3、本发明提出的自分离式弹托，椭圆截面弹体着靶时的着靶平面可根据需要进行调整。

4、本发明提出的自分离式弹托可为椭圆截面弹体的发射设定初始攻角，从而实现椭圆截面弹体带攻角发射。

5、本发明提出的自分离式弹托相较于传统整体式弹托，无需将置弹腔加工为椭圆形截面，从而避免了加工精度要求高、工艺复杂等问题，有利于降低弹托的加工成本。

附图说明

图1为现有技术中整体式弹托的示意图。

图2为现有技术中分瓣式弹托的示意图。

图3为现有技术中脱壳穿甲弹弹托的示意图。

图4为本发明提出的一种自分离式弹托的装配示意图。

图5为本发明提出的一种自分离式弹托中左、右分瓣的装配示意图。

图6为本发明提出的一种自分离式弹托中左分瓣的剖视图和主视图。

图7为本发明提出的一种自分离式弹托中左前定心环的示意图。

图8为本发明提出的一种自分离式弹托中左后定心环的示意图。

其中，1-底托部，2-包裹弹体部，3-尾部支撑台，4-弹体容置腔，5-弹体支撑环，6-左分瓣，7-右分瓣，8-左前定心环，9-右前定心环，10-左平键，11-右平键，12-左后定位环，13-右后定位环，14-椭圆截面弹体，601-左波纹齿，602-迎风腔，603-前定心环卡槽，604-置弹腔，605-主键槽，606-后定心环卡槽，607-底托，608-定位孔，701-右波纹齿，801-左前定心环外壁，802-左前定心环内壁，803-膨胀区，1201-副键槽，1202-左后定位环内壁，1203-左后定位环外壁。

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。

本实施例提供了一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，不依赖任何外部设备便可使弹托与弹体分离，解决了现有分瓣式弹托存在的分离效果不佳、弹托本体分瓣配合程度低的问题，并能够实现加工成本低且可回收利用。

如图4所示，该自分离式弹托包括：左分瓣6、右分瓣7、左前定心环8、右前定心环9、左平键10、右平键11、左后定位环12和右后定位环13；

如图5所示，左分瓣6和右分瓣7的外形均为半圆筒形结构，二者同轴对接为一个外形为圆筒形弹托结构，且对接处设有互相啮合的左波纹齿601与右波纹齿701(本实施例中，每个齿的形状优选圆弧形)；左分瓣6和右分瓣7除左波纹齿601和右波纹齿701之外其余结构、尺寸相同，如图6所示，左分瓣6包括：弹托本体分瓣、前定心环卡槽603、后定心环卡槽606和底托607；弹托本体分瓣为半圆筒形结构，底托607位于弹托本体分瓣的轴向一端(两个底托607对接为底座)，前定心环卡槽603沿周向设置在弹托本体分瓣的轴向中部，且固定在弹托本体分瓣的内壁面上，前定心环卡槽603将弹托本体分瓣分为迎风腔602和置弹腔604，后定心环卡槽606沿周向固定在弹托本体分瓣与底托607对接处的内壁面上，且沿轴向伸入底托607一定深度；

令左分瓣6与底托607对接端为后端，另一端为前端，迎风腔602的壁厚从前向后逐渐加厚，前定心环卡槽603的槽深(与左分瓣6的径向一致)和槽宽(与左分瓣6的轴向一致)分别略大于左前定心环8的外径和轴向厚度，使左前定心环8与前定心环卡槽603间隙配合；置弹腔604为等壁厚圆筒结构，外径与迎风腔602外径相同，后定心环卡槽606为等壁厚圆筒，外径与迎风腔602外径相同，内壁面与左后定位环12间隙配合；底托607上部沿径向设有定位孔608，定位孔608与后定心环卡槽606贯通，左后定位环12和右后定位环13分别与对应侧的后定心环卡槽606配合安装后，左后定位环12和右后定位环13对接时，左平键10和右平键11分别穿过两个定位孔608对左后定位环12和右后定位环13定位。

本实施例中，左前定心环8和右前定心环9的结构、尺寸完全一致，如图7所示，左前定心环8为中间细两端粗的半环结构，两端端部为膨胀区803，左前定心环8的左前定心环外壁801与前定心环卡槽603的内壁间隙配合，左前定心环内壁802与椭圆截面弹体14的外壁间隙配合；其中，膨胀区803所在端面与左前定心环外壁801所在圆弧之间的最大距离大于左前定心环外壁801所在圆弧的半径。

本实施例中，当椭圆截面弹体14需要带攻角发射时，左前定心环内壁802加工时可设计为对应的斜度。

本实施例中，左前定心环8和右前定心环9的材料为具有一定弹性的聚碳酸酯或聚乙烯。

本实施例中，左平键10和右平键11结构、尺寸完全一致，均采用标准件(A型圆头普通平键)；其中，键宽为4mm，键厚为4mm，键长为8mm。

本实施例中，左后定位环12和右后定位环13结构、尺寸完全一致，如图8所示，左后定位环12为中间粗两端细的半环结构，两端沿径向设有副键槽1201，其为二分之一标准平键孔，用于与左平键10或右平键11孔轴配合；左后定位环12的左后定位环外壁1203与后定心环卡槽606内壁间隙配合，左后定位环内壁1202与椭圆截面弹体14外壁间隙配合。

本实施例中，当椭圆截面弹体14需要带攻角发射时，左后定位环内壁1202加工时可设计为对应的斜度。

本实施例中，左后定位环12和右后定位环13的材质为尼龙66。

本实施例中，底座为“工”字型回转体，上下底面外径均与迎风腔602外径相同；其中，“工”字型的竖直部分作为回转轴，两个水平部分回转形成上下底面。

本实施例中，左分瓣6和右分瓣7的材料均为尼龙66。

该自分离式弹托的工作原理为：将右前定心环9置入右分瓣7的前定心环卡槽603中，并在二者缝隙间注入粘接剂；

将左后定位环12和右后定位环13对接成完整的椭圆环，并在同一侧的副键槽1201内置入左平键10的一端，随后将该结构置入左分瓣6的后定心环卡槽606中，左平键10的另一端置入主键槽605，随后将左前定心环8置入前定心环卡槽603；

将椭圆截面弹体14置入左后定位环12和右后定位环13围成的椭圆环，椭圆截面弹体14底部紧贴底托607；随后将右平键11置入左后定位环12和右后定位环13的另一侧的两个副键槽1201及对应侧的主键槽605；

将右分瓣7与左分瓣6合并，左波纹齿601和右波纹齿701对应啮合；由于左前定心环8和右前定心环9中存在膨胀区803，右分瓣7与左分瓣6合并过程中存在一定阻力，通过外力将右分瓣7与左分瓣6合并完成后使用扎带固定，并在左波纹齿601和右波纹齿701啮合部位注入粘接剂；

待粘接剂固化后，将该自分离式弹托装入炮膛时，先将弹托头部置入炮膛，随后解绑扎带，进而将该自分离式弹托推入炮膛中；

该自分离式弹托底部受到高压气体作用，在高压气体的推动下，弹托携带弹体在炮膛内运动；

左分瓣6和右分瓣7的啮合关系保证该自分离式弹托整体的配合，不存在弹托各结构间的相对运动；

当该自分离式弹托的前端(即迎风腔602对应部分)伸出炮膛时不再受炮膛的径向约束，此时高速气流在迎风腔602内形成的径向力和膨胀区803的膨胀力使左分瓣6和右分瓣7存在径向飞散的趋势，由于该自分离式弹托后部仍位于炮膛内部，使得弹托保持完整；

当该自分离式弹托完全脱离炮膛时，其外壁的径向约束消失，受气流形成的径向力和膨胀区的膨胀力作用，左分瓣6和右分瓣7径向分离，左前定心环8、右前定心环9、左平键10、右平键11、左后定位环12和右后定位环13也随之与弹体分离，弹体仍保持在设定弹道运动；

实验结束后，收集各未损坏部件，实现重复利用。

本实施例中，当要求椭圆截面弹体14带攻角发射时，需要将左前定心环8、右前定心环9、左后定位环12和右后定位环13的内壁设置为该攻角对应的斜度，并保证该自分离式弹托内壁与椭圆截面弹体14外壁配合。

本实施例中，当要求椭圆截面弹体14的长轴平面(该弹体椭圆截面的长轴与弹体轴线所形成的平面)或短轴平面(该弹体椭圆截面的短轴与弹体轴线所形成的平面)与靶板作用时，可依靠左分瓣6和右分瓣7之间的啮合曲线和定位孔608识别弹体姿态，在炮膛内旋转该自分离式弹托或在置入炮膛前旋转该自分离式弹托，以实现对椭圆截面弹体14着靶平面进行控制。

综上所述，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 (8)

1.一种用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，包括：左分瓣(6)、右分瓣(7)、左前定心环(8)、右前定心环(9)、左后定位环(12)和右后定位环(13)；

所述左分瓣(6)和右分瓣(7)啮合对接为圆筒形弹托结构，弹托结构轴向一端设有底座；所述左前定心环(8)和右前定心环(9)结构相同，二者对接为前定心环，并设置在弹托结构的轴向中部，将弹托结构内部分为迎风腔(602)和置弹腔(604)；所述左后定位环(12)和右后定位环(13)结构相同，二者可拆卸连接为后定位环，其固定在弹托结构设有底座一端的内壁面上；其中，前定心环和后定位环的内环均为椭圆形，所述迎风腔(602)的壁厚从前向后逐渐加厚；

所述左分瓣(6)和右分瓣(7)除对接处互相啮合的左波纹齿(601)与右波纹齿(701)不同，均包括：弹托本体分瓣、前定心环卡槽(603)、后定心环卡槽(606)和底托(607)；

所述弹托本体分瓣为半圆筒形结构，底托(607)位于弹托本体分瓣的轴向一端，两个底托(607)左右对接为底座；前定心环卡槽(603)沿周向设置在弹托本体分瓣的轴向中部，且固定在弹托本体分瓣的内壁面上，后定心环卡槽(606)沿周向固定在弹托本体分瓣与底托(607)对接处的内壁面上，且沿轴向延伸至底托(607)内设定深度；左前定心环(8)和右前定心环(9)分别与对应侧的前定心环卡槽(603)间隙配合；左后定位环(12)和右后定位环(13)分别与对应侧的后定心环卡槽(606)内壁面间隙配合；底座上部径向两侧设有两个定位孔(608)，定位孔(608)与后定心环卡槽(606)贯通，左后定位环(12)和右后定位环(13)对接时，左平键(10)和右平键(11)分别穿过两个定位孔(608)对左后定位环(12)和右后定位环(13)定位；

所述左前定心环(8)为中间细两端粗的半环结构，两端端部为膨胀区(803)，左前定心环外壁(801)与前定心环卡槽(603)的内壁间隙配合，左前定心环内壁(802)与椭圆截面弹体(14)的外壁间隙配合；其中，膨胀区(803)所在端面与左前定心环外壁(801)所在圆弧之间的最大距离大于左前定心环外壁(801)所在圆弧的半径。

2.如权利要求1所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，当椭圆截面弹体(14)需要带攻角发射时，左前定心环内壁(802)设计为对应的斜度。

3.如权利要求1所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，所述左后定位环(12)为中间粗两端细的半环结构，两端沿径向设有副键槽(1201)，用于与左平键(10)或右平键(11)孔轴配合；左后定位环外壁(1203)与后定心环卡槽(606)内壁间隙配合，左后定位环内壁(1202)与椭圆截面弹体(14)外壁间隙配合。

4.如权利要求3所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，当椭圆截面弹体(14)需要带攻角发射时，左后定位环内壁(1202)设计为对应的斜度。

5.如权利要求1所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，所述左前定心环(8)和右前定心环(9)的材料为聚碳酸酯或聚乙烯。

6.如权利要求1所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，所述左后定位环(12)和右后定位环(13)的材质为尼龙66。

7.如权利要求1所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，所述左分瓣(6)和右分瓣(7)的材料均为尼龙66。

8.如权利要求1所述的用于椭圆截面弹体的自分离式弹托，其特征在于，所述底座为“工”字型回转体，上下底面外径均与弹托结构外径相同；其中，“工”字型的竖直部分作为回转轴，两个水平部分回转形成上下底面。

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