CN114456017B

CN114456017B - 一种中心开孔式按序分裂发射药及其成型模具

Info

Publication number: CN114456017B
Application number: CN202210105813.1A
Authority: CN
Inventors: 张延康; 肖忠良; 张华君; 刘详; 谢伟; 董朝阳; 胡关礼; 王登坊; 李世影
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2042-01-28
Also published as: CN114456017A

Abstract

本发明属于新型发射药制备技术领域，具体涉及一种中心开孔式按序分裂发射药及其成型模具。针对所述现有技术的不足，优化了药型，在保留有序分裂增面燃烧结构的同时设计了发射药中心开孔结构，改善了分裂前后的燃烧性能。设计并加工了相关压药模具，所述模具主要包括模体、针架、模针三部分。利用该模具能多维度有效调节发射药形状与尺寸，实现发射药能量释放的规律控制，获得较好的燃烧渐增性，达到了发明所预计的效果。

Description

一种中心开孔式按序分裂发射药及其成型模具

技术领域

本发明属于新型发射药制备技术领域，具体涉及一种中心开孔式按序分裂发射药及其成型模具。

背景技术

改善发射药的燃烧渐增性是提高身管武器能量利用效率的有效手段之一。通过控制发射药的能量释放规律以达到降低膛压，提高弹丸初速的目的。近年来出现了多种具有高渐增性燃烧的发射药结构与装药方法。

其中按序分裂杆状发射药是一种具有高增面性、高装填密度的发射药。其结构是在药柱内部预置星状暗槽，并在药柱端面进行密封。其原理是当药柱被点燃时，药柱外表面开始燃烧，内部暗槽不暴露在灼热的燃烧气体中，发射药呈减面燃烧，在外侧面燃烧到预置槽位置时，药柱分裂成若干块楔形体，燃烧表面瞬时大幅度增加，达到增加燃气生成速率的目的。

许多文献对其燃烧性能及内弹道性能进行了研究与介绍，但其加工工艺尤其是压药模具未见详细报道。再者其分裂前后都呈减面燃烧，尤其是分裂后剩余部分为扇形块，呈强烈的减面燃烧状态。因此其药型也有进一步优化的空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种中心开孔式按序分裂发射药及其成型模具。针对所述现有技术的不足，优化了药型，在保留有序分裂增面燃烧结构的同时将发射药中心开孔，改善了分裂前后的燃烧性能。设计并加工了相关压药模具，利用该模具能有效调节发射药形状与尺寸，实现发射药能量释放的规律控制，获得较好的燃烧渐增性。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种中心开孔式按序分裂发射药，其截面结构如图1所示，所述发射药中心开孔，四周均匀分布有多个刻槽，刻槽到内孔和外沿的距离相等，成型后将刻槽端面封堵，采用封端或包覆等后处理方式将方槽端面封堵。常用的封端方式如丙酮溶解封端、硝化棉片贴片封端等。其燃烧过程分为两个阶段，第一阶段内孔扩孔燃烧，外层减面燃烧，同时端面沿轴向燃烧，整体近似恒面燃烧；分界点是内外层同时燃烧至刻槽处，刻槽暴露，药柱分裂，燃面显著增加；第二阶段是分裂后的扇环燃烧至结束。

这种中心开孔式按序分裂发射药实现的关键技术之一是其加工成型模具，包括模体、针架、圆针和多个片针，在所述模体内从上至下依次开设有针架定位孔、收缩孔、成型孔，所述收缩孔为圆台形；其中针架定位孔内径应与针架外径相匹配，起支撑和固定的作用。

进一步，所述收缩孔的收缩角为40°～55°，收缩角的大小不但影响发射药的密度和药形尺寸，而且选择不当易引起发射药表面毛刺、裂纹等弊病；

所述成型孔的长度为孔径的4.5～5.5倍，成型孔长度过小压出的药条致密性差、密度小、表面易出现裂纹和毛刺等不良弊病，成型孔长度过长时由于模针相应加长，模针受力移动的可能性增加，产生偏孔的可能性增加。

成型孔孔径依据所需药型外径及该配方和工艺条件下的收缩率确定。成型孔孔径D依据所需药型外径D_K及该配方和工艺条件下的收缩率δ₁确定，D＝D_K/(1-δ₁)，其中δ₁一般由经验确定，通常取值范围在0.1～0.35。

所述针架包括圆环和中心圆盘，所述圆环与中心圆盘通过连接杆连接，在所述中心圆盘中心处设有圆孔，在所述圆孔周围均匀分布有多个方槽；

选择针架主要考虑下列原则：一是要保证有一定的压缩比，压缩比是指有效进药面积与有效出药面积之比。通俗理解即针架镂空部分不可过小，要保证一定的进药面积。二是稳定可靠地固定模针，有足够的机械强度；三是工艺加工方便，拆卸清理方便。

所述模具的核心参数控制部位在圆针和多个片针，调节圆针和片针参数可以控制发射药药形尺寸，进而控制其燃烧性能，片针个数越多，所制备中心开孔式按序分裂发射药刻槽个数越多，渐增性可调节范围也越大。所述圆针穿过圆孔伸入成型孔，圆针的上端与圆孔固定连接，所述片针由成型杆和定位片组成，所述定位片下部连接成型杆的上端，所述定位片安装在方槽中，所述成型杆的下端伸入模体成型孔。

进一步，所述圆孔的直径为0.3～0.6mm，与所述圆针的尺寸匹配；所述方槽的个数为6～12个，所述定位片与方槽匹配。

进一步，成型杆宽度参数是控制药形尺寸进而控制发射药性能的关键参数，所述成型杆的宽度占发射药总弧厚的50％～70％，理论上，宽度占比越大，发射药渐增性调节范围越大；实际制备时要综合考虑力学性能及燃烧性能等因素，一般占比不超过70％。

成型杆的厚度为0.15～0.3mm，成型杆厚度需综合考虑发射药性能及现有工艺条件。厚度过厚暗槽不易封闭，过薄则片针强度不达要求；

为能稳定固定片针，所述定位片的宽度至少大于成型杆宽度1mm，定位片的长度为5～6mm，定位片的厚度与成型杆的厚度一致。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1.与传统按序分裂发射药相比，通过引入中心孔，优化了分裂前后的燃烧性能，将两段减面燃烧阶段优化为近似恒面燃烧过程。

2.本发明的压药模具，可以按需求制备出优化后的药型，模具简单实用、压药过程简洁、有利于工业化生产。

3.模针与针架是可分离结构，方便更换不同结构、尺寸的模针以适应不同结构参数发射药的制备需求，同时便于拆装、清理与更换。

4.模针、模体结构可控变量多，可从多维度调节所制备发射药的燃烧渐增性，在一定程度上实现发射药能量释放规律的可调可控。

附图说明

图1是中心开孔式按序分裂发射药截面结构示意图；

图2是成型模具模体过轴截面示意图；

图3是成型模具针架示意图；

图4是成型模具片针示意图；

图5是实施例制备的中心开孔式按序分裂发射药实物图；

图6是实施例当中中心开孔式按序分裂发射药封端后实物图；

图7是实施例当中中心开孔式按序分裂发射药封端后密爆L-B曲线；

其中，1为针架定位孔，2为收缩孔，3为成型孔，4为圆环，5为中心圆盘，6为连接杆，7为圆孔，8为方槽，9为定位片，10为成型杆。

具体实施方式

如图1所示，一种中心开孔式按序分裂发射药，中心开孔，四周均匀分布有多个方槽，方槽到内孔和外沿的距离相等，成型后用乙酸乙酯溶解封端将方槽端面封堵。

如图2至图4所示，一种中心开孔式按序分裂发射药成型模具，包括模体、针架、圆针和多个片针，在所述模体内从上至下依次开设有针架定位孔1、收缩孔2、成型孔3，所述收缩孔为圆台形；

所述针架包括圆环4和中心圆盘5，所述圆环与中心圆盘通过连接杆6连接，所述连接杆6均匀周向分布，在所述中心圆盘5中心处设有圆孔7，在所述圆孔周围均匀分布有多个方槽8；

所述圆针穿过圆孔7伸入成型孔3，圆针的上端与圆孔7固定连接，所述片针由成型杆10和定位片9组成，所述定位片9下部连接成型杆10的上端，所述定位片9安装在方槽8中，所述成型杆10的下端伸入成型孔3。

1为针架定位孔，2为收缩孔，3为成型孔，4为圆环，5为中心圆盘，6为连接杆，7为圆孔，8为方槽，9为定位片，10为成型杆。

实施例1

本实施例采用上述技术方案的模具，具体参数列举如下。

模体部分：针架定位1孔内径为24mm、收缩孔2长度5mm，收缩角40°、成型孔3长度32mm、成型孔3孔径7mm。

针架部分：针架厚度5mm。

模针部分：所用模针由一根直径为0.4mm的圆针和6个沿周向均匀分布的片针组成。成型杆10长度取42mm、宽度取发射药总弧厚的50％、厚度取0.2mm；定位片9宽度超出成型杆宽度1mm、长度为6mm、厚度取0.2mm。

图5是此条件下制备的发射药实物图。如图所示，发射药中心开孔，四周有6个均匀分布的方槽，符合设计预期。说明该模具可以实现中心开孔式按序分裂发射药的制备。将其用乙酸乙酯溶解封端，封端后的发射药实物如图6所示。将所述样品及包覆封端样品进行密爆试验测试，由P-T曲线计算得到图7所示L-B曲线。由图7可知，采用乙酸乙酯封端和包覆方式封端后的中心开孔式按序分裂发射药L值增长趋势明显，具有较好的燃烧渐增性。

实施例2

本实施例采用上述技术方案的模具，具体参数列举如下。

模体部分：针架定位孔内径为24mm、收缩孔长度5mm，收缩角50°、成型孔长度32mm、成型孔孔径6mm等。

针架部分：针架厚度5mm。

模针部分：所用模针由一根直径为0.3mm的圆针和8个沿周向均匀分布的片针组成。成型杆长度42mm、宽度取发射药总弧厚的70％、厚度取0.15mm；定位片宽度超出成型杆宽度1mm、长度为5mm、厚度取0.15mm。

实施例3

本实施例采用上述技术方案的模具，具体参数列举如下。

模体部分：针架定位孔1内径为24mm、收缩孔2长度5mm，收缩角55°、成型孔长度32mm、成型孔孔径6.5mm等。

模针部分：所用模针由一根直径为0.6mm的圆针和12个沿周向均匀分布的片针组成。成型杆10长度取42mm、宽度取发射药总弧厚的60％、厚度取0.3mm；定位片宽度超出成型杆宽度1mm、长度为6mm、厚度取0.3mm。

Claims

1.一种中心开孔式按序分裂发射药，其特征在于，所述发射药中心开孔，四周均匀分布有多个刻槽，刻槽到内孔和外沿的距离相等，成型后将刻槽端面封堵；

所述中心开孔式按序分裂发射药的成型模具包括模体、针架、圆针和多个片针，在所述模体内从上至下依次开设有针架定位孔、收缩孔、成型孔，所述收缩孔为圆台形；

所述圆针穿过圆孔伸入成型孔，圆针的上端与圆孔固定连接，所述片针由成型杆和定位片组成，所述定位片下部连接成型杆的上端，所述定位片安装在方槽中，所述成型杆的下端伸入成型孔；

所述收缩孔的收缩角为40°~55°；所述成型孔的长度为孔径的4.5~5.5倍；

所述圆孔的直径为0.3~0.6mm，与所述圆针的尺寸匹配；所述方槽的个数为6~12个，所述定位片与方槽匹配；

所述成型杆的宽度占发射药总弧厚的50%~70%，成型杆的厚度为0.15~0.3mm；

所述定位片的宽度大于成型杆宽度1mm，定位片的长度为5~6mm，定位片的厚度与成型杆的厚度一致。