CN114054892B - 一种便携式切割弹 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种便携式切割弹，包括：壳体，其一端封闭，另一端设有喷嘴；速燃剂，设置在壳体内，其沿壳体延伸方向呈直线型设置；切割剂，呈螺旋状设置在所述速燃剂的外侧；引信，可穿过喷嘴与速燃剂接触用于引燃速燃剂，本发明通过设置在中心的速燃剂引燃螺旋型的切割剂，切割剂由内向外和由一端向另一端双向燃烧，最终形成高温高压的熔融液流和气体经喷嘴压缩后高速射出，对被切割的金属构件进行切割，切割剂螺旋燃烧的燃烧模式，可提高单位药剂的燃烧效率以便增大固体粉末药剂燃烧时所产生热量，产生的螺旋气流有助增大燃烧时所产生的气体压力以便于吹开金属熔渣，提高切割深度，此技术所产生的单位总体热量更高，有助于提高切割效率。
Description
技术领域
本发明涉及应急切割技术领域，尤其是涉及一种便携式切割弹。
背景技术
应急切割是野外工程设施装备紧急安装、抢修和破拆的重要技术，也是部队战场抢修中必不可少的技术。统计表明，装备零部件在野外或战场上出现卡死、折断、穿孔、损坏等影响使用性能的情况下，大部分需首先采用应急切割的方法快速加以解决。同时在地震、雪灾、塌方、沉船等灾害抢险救援中和日常消防救护中同样迫切需要轻便安全的应急切割方法。
目前，野外抢修中常用的热切割方法是等离子切割或气割。等离子切割是利用高能量密度、高温高速气流进行切割的一种热切割方法，可以切割多种金属。但它需要大功率电源和沉重昂贵的设备，在野外上严重制约抢修的灵活机动性；气割是利用可燃气体与氧气混合燃烧形成的高温火焰和金属在氧气流中剧烈燃烧，并将燃烧后产生的氧化物熔渣吹掉实现金属分割的一种热切割方法，可以切割碳素钢、低合金钢，但不能有效切割铸铁、不锈钢、有色金属等金属，而且需要储气设备等。近些年，技术人员在新可燃气体研发，储气设备小型化作了大量工作，但是无论使用何种可燃气体、液体或其它引燃方式，都离不开强助燃剂氧气或液态氧，氧气储罐小型化必然带来储罐更换频繁，必然要配备研制大型专用灌气或液设备，同时高压氧气罐在枪林弹雨、烟熏火燎的环境下极易损伤或破裂十分危险。利用燃烧合成技术，基于手工自蔓延焊接技术成果，拓展研究出的手工自蔓延切割方法，是一种无需外界能源和设备的野外应急切割新方法，其使用的切割器材为适合于工操作的燃烧型切割笔(棒)。虽然该方法可在无电源、无气源及无设备条件下烧穿切割金属，但是由于切割笔(棒)燃烧产生的喷射射流温度低、射流速度小、能量密度小、热量损失大、含氧量低等原因，造成金属切割效率低、厚度薄、切口宽度大且不整齐等难以克服的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式切割弹，该便携式切割弹能够解决上述问题；
本发明提供一种便携式切割弹，包括：
壳体，其一端封闭，另一端设有喷嘴；
速燃剂，设置在所述壳体内，其沿所述壳体延伸方向呈直线型设置；
切割剂，呈螺旋状设置在所述速燃剂的外侧；
引信，可穿过喷嘴与速燃剂接触用于引燃速燃剂。
在优选的实施方案中，所述切割剂呈柱状分为多股设置在所述速燃剂的外侧，靠近所述速燃剂的所述切割剂直径小于远离所述速燃剂的所述切割剂直径。
在优选的实施方案中，所述壳体内设有填充在所述壳体内壁、所述速燃剂和所述切割剂之间缝隙的添加剂。
在优选的实施方案中，所述添加剂呈固体粉末状。
在优选的实施方案中，所述切割剂和所述添加剂的燃烧速度慢于所述速燃剂。
在优选的实施方案中，所述壳体设有所述喷嘴的一端位于所述喷嘴的内侧设有密封片，所述引信依次穿过所述喷嘴与所述密封片与所述速燃剂接触。
在优选的实施方案中，所述壳体放置在外管内，所述外管的一端封闭，另一端设有与所述外管插接的堵头。
在优选的实施方案中，所述堵头的一端设有与所述壳体的封闭端对应的凹槽，相对另一端设有用于容纳所述引信的卡槽，所述堵头设有卡槽的一端与所述外管插接。
在优选的实施方案中，所述切割剂由氧化剂和还原剂组成。
在优选的实施方案中，所述添加剂由粘结剂、造气剂和合金剂组成。
本发明的技术方案通过设置在中心的速燃剂引燃螺旋型的切割剂，切割剂由内向外和由一端向另一端双向燃烧，最终形成高温高压的熔融液流和气体经喷嘴高速射出，对被切割的金属构件进行切割，切割剂螺旋燃烧的燃烧模式，可提高单位药剂的燃烧效率以便增大固体粉末药剂燃烧时所产生热量，产生的螺旋气流有助增大燃烧时所产生的气体压力以便于吹开金属熔渣，提高切割深度，此技术所产生的单位总体热量更高，有助于提高切割效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的便携式切割弹的外部结构图；
图2为本发明所述的便携式切割弹的整体装配图；
图3为本发明所述的便携式切割弹的剖面图；
图4为本发明所述的便携式切割弹的端部剖面图；
图5为本发明所述的速燃剂及切割剂的的结构示意图；
附图标记说明：
101、外管；102、堵头；103、壳体；104、引信；201、喷嘴；202、密封片；203、卡槽；204、封闭块；301、速燃剂；302、切割剂；303、添加剂。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-5所示，本发明提供一种便携式切割弹，包括：
壳体103，为圆筒状，其一端封闭，另一端设有喷嘴201；
速燃剂301，设置在壳体103内，其沿壳体103延伸方向呈直线型设置，呈圆柱状；
切割剂302，呈螺旋状设置在速燃剂301的外侧，由速燃剂301的一端延伸至另一端，切割剂302螺旋燃烧的燃烧模式，可提高单位药剂的燃烧效率以便增大固体粉末药剂燃烧时所产生热量，产生的螺旋气流有助增大燃烧时所产生的气体压力以便于吹开金属熔渣，提高切割深度。此技术所产生的单位总体热量更高，有助于提高切割效率；
引信104，硬质，可穿过喷嘴201与速燃剂301接触用于引燃速燃剂301。
如图4-5所示，切割剂302呈柱状分为多股设置在速燃剂301的外侧，呈缆式缠绕在速燃剂301的外侧，分层设置，优选为两层，靠近速燃剂301的切割剂302直径小于远离速燃剂301的切割剂302直径，速燃剂301的切割剂302直径较小，利于燃烧，外端切割剂直径较大，便于燃烧过程中添加剂能够有效参与燃烧，调节切割弹燃烧速度和切割效率。
壳体103内设有填充在壳体103内壁、速燃剂301和切割剂302之间缝隙的添加剂303。添加剂303呈固体粉末状。切割剂302、速燃剂301和添加剂303均可燃烧。
切割剂302和添加剂303的燃烧速度慢于速燃剂301。速燃剂301主要由引信104引燃，迅速沿切割弹轴线燃烧，燃速很快，燃烧完毕后使切割弹形成内部中空结构，同时引燃切割剂302和添加剂303，切割剂302和添加剂303由靠近引信的一端向另一端燃烧，同时从中心向两侧燃烧，两个方向同时燃烧，最终形成高温高压的熔融液流和气体经喷嘴201高速射出，对被切割的金属构件进行切割。
速燃剂301是实芯圆柱形药柱，直径为切割弹弹径(壳体103内径)的1/10-1/7，靠近速燃剂301的切割剂302实芯小直径药柱直径约为弹径的1/16-1/8，均匀分布在速燃剂301的周围，每个药柱均为螺旋型圆柱，远离速燃剂301的切割剂302实芯大直径药柱直径约为弹径的1/8-1/3左右，均匀分布在实芯小药柱的周围。
壳体103设有喷嘴201的一端位于喷嘴201的内侧设有密封片202，用于密封壳体103内的药柱，防止药柱受潮，引信104依次穿过喷嘴201与密封片202与速燃剂301接触。
壳体103放置在外管101内，可以起到保护作用，外管101的一端封闭，另一端设有与外管101插接的堵头102，外管全长80-200mm、直径20-60mm、外管103为2-4mm厚纸管，外管103底部为封闭块204。
堵头102的一端设有与壳体103的封闭端对应的凹槽，相对另一端设有用于容纳引信104的卡槽203，堵头102设有卡槽203的一端与外管101插接。
不使用时，如图1所示，外管101套在壳体103外面，可以起到保护作用；使用时，如图2所示，使用前将堵头102和壳体103取出，将放置在堵头102的卡槽203内的引信104拿出并插破密封片202，使引信104插入到喷嘴201内，且与速燃剂301接触，壳体103的封闭端插入到堵头102的凹槽内，并将堵头103设有卡槽203的一端插回到外管101中，手持外管101，点燃引信104，引信104引燃速燃剂301，速燃剂301引燃切割剂302和添加剂303，产生高温冶金熔体和高压气体，将金属构件局部熔化并实现切割。
速燃剂的组分按重量为：铝粉4-15份、镁粉4-15份、氧化铜4-15份。优选为铝粉10份，镁粉4份，氧化铜4份。规格为：低于80目的铝粉、低于80目的镁粉、低于200目的氧化铜。
切割剂302由氧化剂和还原剂组成，发生氧化还原燃烧反应。组分按重量为:氧化剂：氧化铜15-31份、氧化铁13-25份、四氧化三铁份6-20份、氧化镍6-8份；还原剂：铝粉4-15份、镁粉4-15份。优选为氧化铜22份、氧化铁15份、四氧化三铁份14份、氧化镍8份、铝粉15份、镁粉4份。规格为：低于200目的纯氧化铜、低于200目的纯氧化铁、低于200目的纯四氧化三铁、低于200目的纯氧化镍、低于80目的纯铝粉、低于80目的纯镁粉。
添加剂303由粘结剂、造气剂和合金剂组成。粘结剂用于粘合各成分；造气剂在燃烧过程中会产生过量氧气等气体，使已经熔化金属与过量氧气发生燃烧反应，有利于切割金属，且气体可吹开金属熔渣，利于切割的进行；合金剂主要是向融化金属中添加合金成分以便于生成低熔点共融物，减少切割时金属所需要的热量。组分按重量为：粘结剂：虫胶2-8份、火棉胶1-6份、丙烯酸酯2-7份、环氧树脂2-10份；造气剂：硝酸钾2-8份、硝酸钠2.1-4份、氟化钙2.3-6.2份；合金剂：镍0.4-0.8份、银1.2-2.4份、钛0.4-0.8份、镧系稀土元素1.2-2.4份。优选为虫胶2份、火棉胶1份、丙烯酸酯2份、环氧树脂2份、硝酸钾2份、硝酸钠4份、氟化钙3.4份、镍0.4份、银2.2份、钛0.8份、镧系稀土元素2.2份。规格为：低于200目的纯硝酸钾、低于200目的纯硝酸钠、低于200目的纯氟化钙、低于200目的纯镍粉、低于200目的纯银粉、低于200目的纯钛粉、低于200目的镧系稀土元素。(丙烯酸酯、环氧树脂、虫胶和火棉胶均为液体，可在市面购买。)
上述物料分别球磨过筛后，于120℃烘干2小时，按配比混合均匀，利用特制装置压制成形。
本发明的切割弹燃烧合成反应速度稳定(达5～15mm/s)，能量密度大(达6×103w/cm2以上)，燃烧理论温度高(达4000K以上)。以切割剂303中氧化剂和还原剂发生氧化还原燃烧反应时产生的高温及其高温熔体产物熔化金属液流为主，同时在添加剂303(造渣剂、造气剂和合金剂)作用下，将被切割金属融化，熔融金属在高温高压的液流和气流中实现切割。该切割弹适用于野外或战场无电、无气、无设备条件下各种钢结构件的快速应急热切割及其水下切割。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种便携式切割弹，其特征在于，包括：
壳体，其一端封闭，另一端设有喷嘴；
速燃剂，设置在所述壳体内，其沿所述壳体延伸方向呈直线型设置；
切割剂，呈螺旋状设置在所述速燃剂的外侧；
引信，可穿过喷嘴与速燃剂接触用于引燃速燃剂；
所述切割剂呈柱状分为多股设置在所述速燃剂的外侧，靠近所述速燃剂的所述切割剂直径小于远离所述速燃剂的所述切割剂直径。
2.根据权利要求1所述的便携式切割弹，其特征在于，所述壳体内设有填充在所述壳体内壁、所述速燃剂和所述切割剂之间缝隙的添加剂。
3.根据权利要求2所述的便携式切割弹，其特征在于，所述添加剂呈固体粉末状。
4.根据权利要求2所述的便携式切割弹，其特征在于，所述切割剂和所述添加剂的燃烧速度慢于所述速燃剂。
5.根据权利要求1所述的便携式切割弹，其特征在于，所述壳体设有所述喷嘴的一端位于所述喷嘴的内侧设有密封片，所述引信依次穿过所述喷嘴与所述密封片与所述速燃剂接触。
6.根据权利要求1所述的便携式切割弹，其特征在于，所述壳体放置在外管内，所述外管的一端封闭，另一端设有与所述外管插接的堵头。
7.根据权利要求6所述的便携式切割弹，其特征在于，所述堵头的一端设有与所述壳体的封闭端对应的凹槽，相对另一端设有用于容纳所述引信的卡槽，所述堵头设有卡槽的一端与所述外管插接。
8.根据权利要求1所述的便携式切割弹，其特征在于，所述切割剂由氧化剂和还原剂组成。
9.根据权利要求2所述的便携式切割弹，其特征在于，所述添加剂由粘结剂、造气剂和合金剂组成。
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