CN114394877B - 一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置及方法，其具体是：首先采用颗粒粘结模压密实发射药成型装置得到颗粒粘结模压密实发射药，其次采用包覆层成型装置对颗粒粘结模压密实发射药进行包覆，得到膛内能量时序补偿发射药。本发明首次提供了一种膛内能量时序补偿发射药的成型装置及制备步骤，解决了该发射药制备方法的有无问题。通过该膛内能量时序补偿发射药间断成型装置及方法，一方面实现了对发射药颗粒粘结这种大尺寸药块的360°包覆，另一方面实现了对包覆层尺寸、形貌的控制，为膛内能量时序补偿发射药燃烧性能的稳定提供保障。

Description

一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置及方法

技术领域

本发明涉及发射药加工成型技术领域，具体涉及一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置及方法。

背景技术

围绕现代战争需要身管武器初速不断提高的这样一个需求，课题组提出了一种新的高初速发射药技术——膛内能量时序补偿发射药。它是一种可以实现在最大压力后，对膛内进行适时能量补偿的发射药，在膛压基本不变的情况下，使武器初速得到大幅提升，提升潜力在10%以上，这是目前发射药技术难以达到的水平。

膛内能量时序补偿发射药由颗粒粘结模压密实发射药和包覆层组成，鉴于该发射药的原理及结构，其制备可分为两个部分，一是颗粒粘结模压密实发射药的制备，二是包覆层的制备。目前，对于发射药包覆主要有转鼓包覆、流化床包覆、搅拌釜乳液包覆三种方法，由于颗粒粘结模压密实发射药是由基体药和粘结剂混合后模压成一定几何结构的药柱，具有大尺寸、形状规整的特点，转鼓包覆、搅拌釜乳液包覆均会破坏药柱结构的完整性，硫化床包覆又很难满足这种大尺寸药柱对包覆厚度均一的要求，因此需要研究新的包覆方法及相应成型装置，弥补空白。开展以上两个方面的研究，对膛内能量时序补偿发射药技术实现应用具有重要意义，已成为研究人员亟待解决的技术难题。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的是为了解决膛内能量时序补偿发射药的制备问题，而提出的一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置及方法，其能够实现对颗粒粘结模压密实发射药的360°包覆，且能够实现对包覆层尺寸、形貌的控制，为膛内能量时序补偿发射药燃烧性能的稳定提供保障。

为实现上述目的，本发明的一个方面提供一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，包括颗粒粘结模压密实发射药成型装置和包覆层成型装置。

所述颗粒粘结模压密实发射药成型装置，结构包括挤压盘、挤压锤、装药筒、成型药筒、基座盘、连接杆、固定梁、限位环、脱模筒；其中，以基座盘为基础，在基座盘的上方中间位置，设置有装药筒；装药筒为空心柱体结构，装药筒的上部空间为药筒，用于添加物料；装药筒的下部空间内置有成型药筒，且成型药筒外壁与装药筒内部贴合；装药筒的底部设置有凹槽，基座盘上对应设置有与装药筒底部凹槽相配合的台阶；在基座盘的台阶两侧设置有用于安装连接杆的孔，且两孔以基座盘中心对称，连接杆通过螺纹安装在基座盘上；固定梁安装在装药筒上部，且设置有三个孔；固定梁与装药筒顶部端面贴合，其中心孔与装药筒的药筒对应，且两者形状、尺寸相同；中心孔两侧的孔上，分别通过螺母固定有一个连接杆；固定梁中心孔上方设置有限位环，其形状与装药筒的药筒形状相同，内尺寸较药筒尺寸大；挤压锤通过螺纹安装在挤压盘上，在挤压物料时，挤压锤置于装药筒的药筒内，并与药筒过渡配合；脱模筒为空心柱体结构，用于将成型药筒在装药筒中脱出，使用时其下部连接基座盘，上部连接装药筒，且通过相应的台阶及凹槽紧密结合；脱模筒内部空间形状与成型药筒相同，尺寸较成型药筒尺寸大，其内部空间用于接收成型药筒。

所述成型药筒由两壳体组成，两壳体在结合的部分设置有相互配合的凹槽和唇缘，扣合后连接处严密闭合，两壳体组成一腔体，用于颗粒粘结模压密实发射药的成型，且腔体形状、尺寸与装药筒的药筒相对应。

所述限位环在使用时，需要根据所制备的颗粒粘结模压密实发射药高度，确定其安装厚度。

所述包覆层成型装置，结构包括工作台、母盘、母盘盖及包覆筒；所述工作台由台面、齿杆、顶出锤、手柄、支撑梁、步进运动控制机构组成；包覆层成型装置以工作台为基础，工作台的台面上方设置有母盘，母盘上设置有用于安装包覆筒的腔体，腔体与包覆筒形状、尺寸相匹配，腔体设置有多个，腔体底部设置有孔；母盘盖通过法兰安装在工作台的齿杆上，在工作时母盘盖盖在母盘上，两者严密闭合。

所述工作台的步进运动控制机构安装在齿杆与支撑梁连接处，用于控制齿杆是否单向运动及行程状态；台面底部设置有顶出锤，顶出锤与母盘腔体底部设置的孔位置一一对应，且两者形状、尺寸相匹配，可通过手柄驱动顶出锤将包覆筒顶出腔体；母盘盖可通过手柄驱动齿杆使其运动。

所述包覆筒由筒身、上下筒盖组成；其中，上下筒盖均设置有伸入筒身内部的部分，与筒身内壁过渡配合；上筒盖伸入筒身内部分的端面为平面，下筒盖伸入筒身内部分的端面上设置有凹槽台阶，凹槽用于放置颗粒粘结模压密实发射药，发射药放置到位后其表面至筒身及上筒盖距离一致，凹槽槽缘厚度是发射药表面至筒身距离的一半，槽口至凹槽内底部高度一般为4-8mm；同时，所述包覆筒的下筒盖配备有端面为平面的筒盖，安装后其端面至发射药表面的距离与发射药表面至筒身距离相同；所述包覆筒配备有顶出杆，在包覆层制备完成后，可将膛内能量时序补偿发射药顶出包覆筒。

所述包覆筒及配件材料均选用聚四氟乙烯。

本发明的另一个方面提供一种膛内能量时序补偿发射药间断成型方法，采用上述膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，该方法包括以下步骤：

步骤a：将颗粒粘结模压密实发射药成型装置的挤压盘、基座盘通过固定器安装至液压机，升起挤压锤，取下固定梁；

步骤b：将基体药与粘结剂按一定比例混合均匀，先将50%的物料加入至装药筒的药筒内，安装固定梁，降下挤压锤对物料进行预压，3~6MPa下保压10min，使物料进入成型药筒内成型；

步骤c：升起挤压锤，取下固定梁，将另50%的物料加入至药筒内，安装固定梁及相应的限位环，降下挤压锤，3~6MPa下保压10min，使物料进入成型药筒内压制成型；

步骤d：升起挤压锤，取下固定梁，安装脱模筒，用挤压锤将成型药筒顶出，将成型药筒的两壳体拆除后得到颗粒粘结模压密实发射药；

步骤e：将母盘、母盘盖安装在工作台上，包覆筒安装在母盘上，打开包覆筒的上筒盖，将颗粒粘结模压密实发射药放至包覆筒下筒盖的凹槽内；

步骤f：将一定量的包覆层材料倒入包覆筒中，并将上筒盖盖上，此时包覆层材料正好将包覆筒中空隙部分填充满；

步骤g：盖上母盘盖，母盘盖将包覆筒的筒盖压紧，保持5-10分钟，包覆层材料固化到一定水平后，通过顶出锤将包覆筒从母盘腔体中顶出，将包覆筒翻转后再次安装至母盘腔体内，取下包覆筒的下筒盖；

步骤h：将一定量的包覆层材料倒入包覆筒中，用端面为平面的筒盖替换下筒盖，并盖在包覆筒上，此时包覆层材料正好将包覆筒中空隙部分填充满；

步骤i：盖上母盘盖，母盘盖将包覆筒的筒盖压紧，保持10-15分钟，包覆层材料完全固化，通过顶出锤将包覆筒从母盘腔体中顶出，打开上下筒盖，并用配备的顶出杆将样品顶出，得到包覆层厚度均匀、药形结构规整的膛内能量时序补偿发射药。

本发明的有益效果是：通过本发明提供的成型装置及制备步骤，实现了膛内能量时序补偿发射药的制；制备方法简单、易行，且实现了在保证颗粒粘结模压密实发射药结构完整性的情况下，制备的包覆层厚度均一、形貌规整，为膛内能量时序补偿发射药燃烧性能的稳定提供保障；通过对包覆层材料的优选，结合包覆层成型装置及制备步骤，实现了对发射药颗粒粘结这种大尺寸药块的360°包覆；采用母盘安装包覆筒的方式，实现了一次对多种尺寸的颗粒粘结模压密实发射药包覆不同厚度的包覆层，即一次可制备多种类型的膛内能量时序补偿发射药。

附图说明

图1为颗粒粘结模压密实发射药成型模具装配示意图A；

图2为颗粒粘结模压密实发射药成型模具装配示意图B；

图3为包覆层成型模具装配示意图；

图4为图3中包覆筒结构示意图；

图5为通过图1、图2成型模具制备的膛内能量时序补偿发射药结构示意图。

图中：1、挤压盘；2、挤压锤；3、限位环；4、固定梁；5、装药筒；6、连接杆；7、成型药筒；8、基座盘；9、脱模筒；10、颗粒粘结模压密实发射药；11、工作台；111、台面；112、齿杆；113、顶出锤；114、手柄；115、支撑梁；116、步进运动控制机构；12、母盘；13、包覆筒；131、筒身；132、上筒盖；133、下筒盖；14、母盘盖；15、膛内能量时序补偿发射药；151、包覆层。

具体实施方式

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1~3所示，本发明提供一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，包括颗粒粘结模压密实发射药成型装置和包覆层成型装置；其中颗粒粘结模压密实发射药成型装置包括挤压盘、挤压锤、装药筒、成型药筒、基座盘、连接杆、固定梁、限位环、脱模筒；包覆层成型装置包括工作台、母盘、母盘盖、包覆筒。

如图1所示，给出颗粒粘结模压密实发射药成型装置结构，其中挤压锤2为圆柱形，直径为20mm、高83mm，通过螺纹连接挤压盘1；装药筒5下连接基座盘8，通过连接杆6和固定梁4配合进行固定，且装药筒5和基座盘8紧密结合；装药筒5为空心柱体结构，其上部圆柱形空间为药筒，直径20mm、高50mm，用于添加物料，下部圆柱形空间内安装成型药筒7，直径26mm、高33mm，底部设置有圆柱形凹槽，基座盘8上设置有与装药筒5底部凹槽相配合的台阶，凹槽与台阶的高5mm、直径40mm；在基座盘8的台阶两侧设置有用于安装连接杆6的孔，两孔以基座盘8中心对称，连接杆6通过螺纹与基座盘8固定连接；固定梁4安装在装药筒5上部，且设置有三个孔，厚18mm；固定梁4与装药筒5顶部端面贴合，其中心孔与装药筒5的药筒对应，中心孔为圆柱形，直径20mm；中心孔两侧的孔上，分别通过螺母固定有一个连接杆6；固定梁4的中心孔上方设置有限位环3，限位环3的内径24mm、外径40mm、厚5mm；脱模筒9为空心柱体结构，使用时其下部连接基座盘8，上部连接装药筒5，且通过相应的台阶及凹槽紧密结合，脱模筒9内部为圆柱形空间，直径30mm、高60mm，以接收成型药筒7；成型药筒7由两壳体组成，两壳体在结合的部分设置有相互配合的凹槽和唇缘，扣合后连接处严密闭合，两壳体组成一腔体，用于颗粒粘结模压密实发射药的成型，腔体为圆柱形结构，成型药筒7外径26mm、内径20mm、内高30mm、筒底厚3mm。

如图2所示，给出包覆层成型装置结构，其中工作台11由台面111、齿杆112、顶出锤113、手柄114、支撑梁115、步进运动控制机构116组成；步进运动控制机构116安装在齿杆112与支撑梁115连接处，用于控制齿杆112是否单向运动及行程状态；母盘12安装在台面111上，母盘12设置有均匀分布的7个腔体，用于安装包覆筒13，腔体为圆柱形，直径60mm、高度80mm，在腔体底部设置有圆形孔，孔的直径10mm；台面111底部设置有顶出锤113，顶出锤113与母盘12腔体底部孔位置一一对应，顶出锤113为圆柱形，直径10mm，顶出锤113用于将包覆筒13从母盘12腔体中顶出；母盘盖14通过法兰安装在齿杆112上，在工作时通过手柄114驱使齿杆112运动将母盘盖14盖在母盘12上，两者严密闭合。

包覆筒13由筒身131、上筒盖132、下筒盖133组成，为圆柱形，材料为聚四氟乙烯，如图3所示；筒身内设置有圆柱形腔体，外径60mm、直径24mm、高度60mm；包覆筒13的上筒盖132、下筒盖133均设置有伸入筒身131内的部分，与筒身131内壁过渡配合，各筒盖在筒身131外部的部分厚为10mm；上筒盖132伸入筒身131内部分的端面为平面，高度18mm，下筒盖133伸入筒身131内部分的高度26mm，端面上设置有圆形凹槽台阶，凹槽台阶高度8mm，凹槽槽缘厚度1mm，凹槽直径20mm，槽口至凹槽内底部高度6mm，凹槽用于放置颗粒粘结模压密实发射药10，发射药10放置到位后其表面至筒身131、上筒盖132的距离均为2mm；包覆筒13配备的顶出杆为圆柱形，直径24mm、高度80mm。

采用以上所述成型装置制备圆柱形膛内能量时序补偿发射药，还包括以下步骤：

步骤a：将图1所示的颗粒粘结模压密实发射药成型装置的挤压盘1、基座盘8通过固定器安装至液压机，升起挤压锤2，取下固定梁4；

步骤b：将基体药与粘结剂按一定比例混合均匀，先将50%的物料加入至装药筒5的药筒内，安装固定梁4，降下挤压锤2对物料进行预压，4MPa保压10min，使物料进入成型药筒7内成型；

步骤c：升起挤压锤2，取下固定梁4，将另50%的物料加入至药筒内，安装固定梁4及限位环3，降下挤压锤2，4MPa保压10min，使物料进入成型药筒7内压制成型；

步骤d：升起挤压锤2，取下固定梁4，安装脱模筒9，降下挤压锤2将成型药筒7顶出至脱模筒9的腔体内，如图2所示，将成型药筒7的两壳体拆除后得到圆柱形颗粒粘结模压密实发射药药柱10，直径20mm、高20mm；

步骤e：将母盘12、母盘盖14安装在工作台11上，如图2所示，打开上筒盖132，将颗粒粘结模压密实发射药10放入至下筒盖133的凹槽内；

步骤f：优选一种具有一定黏度、可固化的液体作为包覆层材料，将4.4g的包覆层材料倒入筒身131中，并将上筒盖132盖上，此时包覆层材料正好将包覆筒13中空隙部分填充满；

步骤g：调整步进运动控制机构116，使齿杆112向下单向运动，通过手柄114驱使齿杆112将母盘盖14盖在母盘12上，压紧状态下保持10分钟，此时包覆层材料固化到一定程度；

步骤h：调整步进运动控制机构116，使齿杆112向上单向运动通过手柄114驱使齿杆112使母盘盖14上升，通过顶出锤113将包覆筒13顶出腔体，将包覆筒13翻转后再次安装至腔体内，取下下筒盖133；

步骤i：将1.5g的包覆层材料倒入筒身131中，用与上筒盖132相同的盖子替换下筒盖133，并盖在筒身131上，此时包覆层材料正好将包覆筒13中空隙部分填充满；

步骤j：重复步骤g中相应操作使母盘盖14盖在母盘12上，压紧状态下保持15分钟，包覆层材料完全固化；

步骤k：重复步骤h中相应操作使母盘盖14上升，通过顶出锤113将包覆筒13顶出，打开上筒盖132、下筒盖133，并用配备的顶出杆将样品顶出，得到包覆层151厚度均匀、药形结构规整的圆柱形膛内能量时序补偿发射药15，如图4所示，其直径24mm、高度24mm，包覆层151厚度2mm。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，其特征在于：结构包括颗粒粘结模压密实发射药成型装置和包覆层成型装置两部分；

所述颗粒粘结模压密实发射药成型装置，结构包括挤压盘、挤压锤、装药筒、成型药筒、基座盘、连接杆、固定梁、限位环、脱模筒；其中，以基座盘为基础，在基座盘的上方中间位置，设置有装药筒；装药筒为空心柱体结构，装药筒的上部空间为药筒，用于添加物料；装药筒的下部空间内置有成型药筒，且成型药筒外壁与装药筒内部贴合；装药筒的底部设置有凹槽，基座盘上对应设置有与装药筒底部凹槽相配合的台阶；在基座盘的台阶两侧设置有用于安装连接杆的孔，且两个孔以基座盘中心对称，连接杆通过螺纹与基座盘固定连接；固定梁安装在装药筒上部，且设置有三个孔；固定梁与装药筒顶部端面贴合，其中心孔与装药筒的药筒对应，且两者形状、尺寸相同；中心孔两侧的孔上，分别通过螺母固定有一个连接杆；固定梁中心孔上方设置有限位环，其形状与装药筒的药筒形状相同，内尺寸较药筒尺寸大；挤压锤通过螺纹安装在挤压盘上，在挤压物料时，挤压锤置于装药筒的药筒内，并与药筒过渡配合；脱模筒为空心柱体结构，用于将成型药筒在装药筒中脱出，使用时其下部连接基座盘，上部连接装药筒，且通过相应的台阶及凹槽紧密结合；脱模筒内部空间形状与成型药筒相同，尺寸较成型药筒尺寸大，其内部空间用于接收成型药筒；

所述包覆层成型装置，结构包括工作台、母盘、母盘盖及包覆筒；所述工作台由台面、齿杆、顶出锤、手柄、支撑梁、步进运动控制机构组成；包覆层成型装置以工作台为基础，工作台的台面上方设置有母盘，母盘上设置有用于安装包覆筒的腔体，腔体与包覆筒形状、尺寸相匹配，腔体设置有多个，腔体底部设置有孔；母盘盖通过法兰安装在工作台的齿杆上，在工作时母盘盖盖在母盘上，两者严密闭合；

所述包覆筒由筒身、上下筒盖组成；其中，上下筒盖均设置有伸入筒身内部的部分，与筒身内壁过渡配合；上筒盖伸入筒身内部分的端面为平面，下筒盖伸入筒身内部分的端面上设置有凹槽台阶，凹槽用于放置颗粒粘结模压密实发射药，发射药放置到位后其表面至筒身及上筒盖距离一致，凹槽槽缘厚度是发射药表面至筒身距离的一半，槽口至凹槽内底部高度一般为4-8mm；同时，所述包覆筒的下筒盖配备有端面为平面的筒盖，安装后其端面至发射药表面的距离与发射药表面至筒身距离相同；所述包覆筒配备有顶出杆，在包覆层制备完成后，将膛内能量时序补偿发射药顶出包覆筒。

2.根据权利要求1所述的一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，其特征在于：所述成型药筒由两壳体组成，两壳体在结合的部分设置有相互配合的凹槽和唇缘，扣合后连接处严密闭合，两壳体组成一腔体，用于颗粒粘结模压密实发射药的成型，且腔体形状、尺寸与装药筒的药筒相对应。

3.根据权利要求1所述的一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，其特征在于：所述限位环在使用时，需要根据所制备的颗粒粘结模压密实发射药高度，确定其安装厚度。

4.根据权利要求1所述一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，其特征在于：所述工作台的步进运动控制机构安装在齿杆与支撑梁连接处，用于控制齿杆是否单向运动及行程状态；台面底部设置有顶出锤，顶出锤与母盘腔体底部设置的孔位置一一对应，且两者形状、尺寸相匹配，可通过手柄驱动顶出锤将包覆筒顶出腔体；母盘盖可通过手柄驱动齿杆使其运动。

5.根据权利要求1所述一种膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，其特征在于：所述包覆筒及配件材料均选用聚四氟乙烯。

6.一种膛内能量时序补偿发射药间断成型方法，其特征在于：采用权利要求1所述的膛内能量时序补偿发射药间断成型装置，该方法包括以下步骤：

步骤a：将颗粒粘结模压密实发射药成型装置的挤压盘、基座盘通过固定器安装至液压机，升起挤压锤，取下固定梁；

步骤b：将基体药与粘结剂按一定比例混合均匀，先将50%的物料加入至装药筒的药筒内，安装固定梁，降下挤压锤对物料进行预压，3~6MPa下保压10min，使物料进入成型药筒内成型；

步骤c：升起挤压锤，取下固定梁，将另50%的物料加入至药筒内，安装固定梁及相应的限位环，降下挤压锤，3~6MPa下保压10min，使物料进入成型药筒内压制成型；

步骤d：升起挤压锤，取下固定梁，安装脱模筒，用挤压锤将成型药筒顶出，将成型药筒的两壳体拆除后得到颗粒粘结模压密实发射药；

步骤e：将母盘、母盘盖安装在工作台上，包覆筒安装在母盘上，打开包覆筒的上筒盖，将颗粒粘结模压密实发射药放至包覆筒下筒盖的凹槽内；

步骤f：将一定量的包覆层材料倒入包覆筒中，并将上筒盖盖上，此时包覆层材料正好将包覆筒中空隙部分填充满；

步骤g：盖上母盘盖，母盘盖将包覆筒的筒盖压紧，保持5-10分钟，包覆层材料固化到一定水平后，通过顶出锤将包覆筒从母盘腔体中顶出，将包覆筒翻转后再次安装至母盘腔体内，取下包覆筒的下筒盖；

步骤h：将一定量的包覆层材料倒入包覆筒中，用端面为平面的筒盖替换下筒盖，并盖在包覆筒上，此时包覆层材料正好将包覆筒中空隙部分填充满；

步骤i：盖上母盘盖，母盘盖将包覆筒的筒盖压紧，保持10-15分钟，包覆层材料完全固化，通过顶出锤将包覆筒从母盘腔体中顶出，打开上下筒盖，并用配备的顶出杆将样品顶出，得到包覆层厚度均匀、药形结构规整的膛内能量时序补偿发射药。

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