爆炸炮弹的制作方法

专利名称:爆炸炮弹的制作方法
本发明是关于爆炸炮弹方面的。
许多年来人们已经知道制造高爆炸烈度的爆炸炮弹，它包括一个用各种方法制造的炮弹壳，这类炮弹的其中的一种可描述如下一个带有上端开口的和下端封闭的金属壳体形成一个弹壳，其容积的一部分填充以一种热的液态高爆炸烈度的材料，可以通过冷却或压缩火药以便使其成为固态装填在弹壳内。然后，在固体爆炸装药的上部表面上加工出一个雷管引爆的空腔，在空腔内装入一个厚纸板衬垫，其上端开口处突出在装药的上部。
在固体炸药之上的弹壳壁与雷管衬垫之间，用一种含沥青的物质密闭起来，用手把这种胶泥状的软质物质涂到空隙部位，以便使其粘附并覆盖在弹壳，衬垫和装药的粘结表面上。
一个雷管引爆装置装入空腔内。最后，上端开口处用一个引信盖住，该引信是用以与空腔中的雷管引爆器相互作用，以提供爆炸装药所需要的引爆作用。
在其使用服务周期内，高爆炸烈度的炮弹，可能要经受各种严酷的环境条件，特别是高温和低温条件，粗劣的使用例如，摔在地上，猛击，震动，倒下等等。这些条件可以导致爆炸装药裂开或粉碎。高温可以导致炸药膨胀甚至溶化。上面所述含沥青的密闭剂是用以防护炸药免受潮气或其他物质的损害，并且防止炸药材料进入引信空腔内。
炸药材料进入引信空腔区，被视为严重的危及安全的问题。引信是通过螺纹联接，垂直地安装在弹壳上。假如炸药材料弄到引纹螺纹部分，将可能由于(a)取下引信时(例如为了检验目的)或者(b)在炮弹发射过程中由于加速度作用使用炸药在螺纹间隙中受到压缩而导致爆炸。这种起爆有可能导致不可控制的使主爆炸装药过早地爆炸。
上述已知的弹壳的制造要遇到严重的密封问题。已经发现;对含沥青的密封材料，不能在任何情况下包封炸药材料。
在冷态下，含沥青的密封材料变成很脆的东西，容易使密封开裂和断开，导致炸药材料跑出来。密封剂材料本身也由于相对运动而产生相互摩擦，也会导致其本身引起意料不到的爆炸危险。当处于热态时，密封材料软化，在某些情况下，不能将炸药材料包封。例如，已经发现一种已知的炸药成分包括TNT和RDX，它在63℃以上开始溶化，并在73℃以上时处于流动状态，在此情况下，不仅可通过密封剂材料进入引信空腔区，而且还能流到弹壳的上部表面上，这是最危险的情况。结果，使含沥青的材料作为一种密封剂是不适合一定气候条件下使用的。
为了解决这方面存在的问题，已经进行了很大的努力，但是，一直还没有找到令人满意的解决办法。绝大部分的努力是致力于改进含沥青的密封剂材料方面。
另外一种已在进行研究的技术是在用一种聚氯基甲酸酯树脂在未经硫化呈软态时注入引爆器空腔与弹壳内壁之间的空隙处，以形成一个粘着的与含沥青的密封材料相似的密封覆盖层。这种方法的缺点是获得均匀一致的聚合物密封剂比较困难，在某些情况下，为了检验目的，可能必须要接触到爆炸装药，当采用这种聚氯基甲酸酯密封剂时，一旦密封上再想把它去除掉是不容易的，而且，聚氯基甲酸酯的工艺过程也带有危险性，因为在化学反应过程中包括在硫化过程中可能会产生有毒的蒸汽。
按照本发明的爆炸炮弹包括一个弹壳;一个高爆炸烈度的装药，占据弹壳内部空间的一部分;一个隔离盒用于确定引爆装置的空腔，并紧挨着爆炸装药的表面;和在弹壳内壁与隔离盒之间的爆炸装药表面上，有一个预先成形的整体弹性密封圈，该密封圈是通过当由于爆炸药作用于密封圈上的压力增加时，则使弹壳与隔离盒固紧，起到密封作用。
“高爆炸烈度”装药的意思是一种二次爆炸材料的装药，它一经引爆则发出很高的能量或与发射药的效果相比具有粉碎性的爆炸效果。这种类型的装药，对于这方面专业的人员来说是很熟习的，下面将经常使用的这类材料举例说明。
述语“整体的”意思是描述一种由单一的，连续的组织结构材料所制造的垫圈，而不是由许多层松散连结的复合结构如毡垫之类制成的。但是，可以包括填充纤维在内的复合材料，填充材料形成一个固态材料，如同一个单一的弹性材料制成的垫圈一样。
“预先成形”的意思是在装入弹壳之前已经成形好的。
本发明人已经发现对于密封剂来说，弹壳与引爆空腔之间(如在已知的制造方法中);为了起到对爆炸装药的有效的密封作用，并不需要是覆盖爆炸装药的接触表面粘接状态覆盖层。
本发明人已经出乎意外地发现，用于一个炮弹的一种密封圈，本发明可以提供一种在各种不同气候和环境条件下用于爆炸装药很好的密封圈，而不产生上面所述各种问题。所以，本发明提供一种简单的，清洁的，而且有效方案的解决了高爆炸烈度炮弹的装药的密封问题。这种密封也对炮弹在运输过程中由于震动等原因而在爆炸装药材料产生粉未的问题起到有效地阻止作用。
英国专利1177813号描述采用一种非粘着性的、用毡垫制成的密封衬垫，该衬垫置于爆炸装药与引爆装置之间，但是，这种衬垫只起减震作用而不起密封作用，而且由于毡垫的多孔性，它不能对处于溶解状态，蒸汽将态，或粉末状态的高爆炸烈度的炸药起到足够的密封作用。
按照本发明的炮弹，例如用火炮发射的爆炸弹壳，其内径最好在装药的上端，弹壳内壁向上呈收敛的圆锥形，和一般的炮弹壳一样，以便使其有助于密封圈起到作用。
按照本发明的炮弹壳中，密封圈被压入弹壳与隔离盒之间的间隙处，其作用压力是由爆炸药产生的，特别是当温度上升时装药的膨胀或挤压形成的压力。
密封圈可以具有任何适宜的横向截面形状，(如在一个与密封圈圆周相垂直的截面内所示)。例如，其横截面可以是实心圆形的，或一个环形的，另外，还可以具有更为复杂的截面形状。例如，可以是弓形的截面，由于密封圈的表面都是在弹壳内壁与隔盒表面之间，通过爆炸材料产生的压力对着弓形作用，使其达到密封效果。
另外，密封圈的横向截面可以是人字的，或可以是近似梯形的，u字形的，G字形的，或者倒V字形的。
一种最好的截面形状是近似倒V字形的，其中V字的内侧的一只脚基本上平行于密封圈的轴线，而另一只脚则与其成一角度。
密封圈可以带有一个辅助弹簧，如金属弹簧。如当密封圈是近似u字形的或近似G字形的，则金属弹簧用于将密封圈的两只脚对着弹壳与隔离盒撑开，弹簧可以是近似u字形的，倒V字形的或螺旋圈弹簧。
采用辅助弹簧，则可使密封材料的选择可以在一个较宽的范围内考虑，而且考虑的着重点是在长的使用寿命方面，而不是在寿命与弹性的综合方面。这样当采用辅助弹簧时，则密封材料可以用长寿命的聚合物材料，如聚四氟乙烯，至少在接触弹壳和隔离盒的部位是如此。当密封圈不用辅助弹簧时，则可以采用任何一种聚合橡胶材料，一般采用人造橡胶密封圈材料，如硅橡胶。
另外还有一种或更多的垫圈可与密封圈结合使用。例如，一种减震垫圈可以装在爆炸装药与密封圈之间，减震垫圈用于减缓作用在爆炸装药上的反压力，而且可以帮助抑制大药块的运动。
减震垫圈可以包括一个软质可压缩材料，如毡或泡沫塑料，如聚氯基甲酸酯泡沫塑料。
在密封圈上最好镀一层金属，这样可对爆炸材料的蒸汽起到作用。例如，一种镀金属层的垫圈可以置于爆炸装药与密封圈之间。
镀金属层的垫圈可以置于减震垫圈的上面或者下面(当炮弹向上直立时，相对于炮弹壳的前端)，减震垫圈可以包括一个镀金属层的塑料材料，如在聚酯上镀铝。镀金属层垫圈，其本身可以是一种杯形截面的，在其中可置入减震弹簧。杯形的垫圈可以由塑料材料制成，如在聚酯的垫圈的一面或两个面上镀上一层金属，至少要在其底面上镀一层铝。
按照本发明的炮弹中的隔离盒，可以是空腔的衬垫，在其中装入引爆雷管装置。空腔包括隔离盒在内，可以伸入到爆炸装药表面上预先加工好的一个槽子内，和一般的弹壳一样。衬垫可以是一个铝制的圆筒或者是一种带金属镀层的塑料材料如镀铝聚酯，镀金属的一面置于隔离盒的内侧和/或者外侧表面上，至少在紧挨着爆炸装药的那一部位要镀金属层。
引爆装置如雷管，和一般的弹壳一样，可装在一个金属容器内，容器可以用胶布或其它减震材料绕在其外表面，以防止它与隔离盒的金属与金属的直接接触，这种接触是绝对禁止的，因为它可在装配过程中产生危险的相互摩擦。
按照本发明的炮弹中的高爆炸烈度的装药可以包括用于装填高爆炸烈度炸弹的任何一种高爆炸烈度的材料。例如，它可以装入通常使用的高爆炸烈度的炸药包含有TNT(2，4，6-三硝基甲苯)和RDX(环-1，3，5-环丙烷-2，4，6-三硝胺)和一种或几种已知的填加剂，如HMX(环四甲基烯四硝胺)，HNS(六硝基二苯己烯)和蜂蜡组合在一起。
弹壳的内壁可以涂以现有的清漆或其它油漆，以便增加炸药材料与弹壳之间的粘着力，这对熟习该项技术的人员都是很清楚的，如在英国专利1，295，485号文件已有描述。
按照本发明的弹壳可以是口径在30毫米来以上的任何口径的炮弹，如76毫米的，105毫米的，4.5英寸的，或者特别是155毫米的。
按照本发明的另外的方面，在炮弹壳内的高爆炸烈度装药的密封方法，如在炮弹壳中包括(ⅰ)弹壳的开口处装入一个预先成形的整体弹性密封圈，并将该密封圈置于紧挨着爆炸装药处，(ⅱ)装入一个确定引爆装置空腔的隔离盒，安装在靠近装药而未被密封圈占据的部位上，在置入隔离之后，把事先安装和定位的密封圈挤在弹壳内壁与隔离盒之间的空间内。
最好是在安放隔离盒之前，先将密封置入位置，以便减小密封圈的扭曲。
本发明的各种实施方案，将通过举例并加附图进行说明，其中图1是一种已知的爆炸炮弹结构的前端部分截面剖视图;
图2是本发明的爆炸炮弹实施方案的前端部分截面剖视图;
图3至图9是本发明各种爆炸炮弹的实施例方案中描述各类密封圈结构的炮弹前端部分的截面剖视图。
在已有技术的炮弹结构中如图1所示，炮弹1包括由一个由高强度钢制造的弹壳3，其部分容积中填充以高爆炸烈度的材料5，这种材料包含已知的组分，是照英国国防部规定使用的牌号为RDX/TNT G(CW3)制造的，其成分包括RDX和TNT按重量比为60∶40再加入填加剂。在爆炸材料5的上部表面上加工出一个孔7并将一个杯形的厚纸板衬垫9装在孔7中，在衬垫9的底部用羊毛毡垫11把炸药隔离开。在弹壳3和衬垫9之间的空间内的炸药表面上涂上一层含沥青的材料14，如英国国防部规定使用的一种材料牌号为RD1284。
一个雷管装置或引爆器13安置在衬垫9内，最后将引信装置15以螺纹17旋紧在弹壳的上端部分，并将弹壳1的上端封住。
通过引信装置15，使用雷管13使其在所需要的瞬间及时地引爆炸药。
在图1所示的炮弹结构中，存在着上面所述的缺点。图2中的有关另件采用与图1相同另件相同的标号，图中表示出一种改进的密封结构。厚纸板衬垫9用一种铝或铝合金制造的隔离盒21所代替。含沥青的材料14在图2所用一种弹性密封圈24的结构所代替，如采用硅橡胶制成的环形截面的密封圈置于隔离盒21与弹壳3之间。密封圈24在炸药5的压力作用下，在弹壳3与隔离盒21之间向上挤在锥形间隙中，炸药压力的产生是在高温下炸药溶解或者膨胀所致。
在图3所示的另件中，相同另件所用的标号与图1中所用的标号相同，该图表示另外一种改进的密封结构。在这种情况下，图2中所示的密封圈24用一种实心圆形截面的弹性密封圈27所代替。图3中的隔离盒与图2中的相同。
一种采用毡垫或泡沫塑料制成的减震垫圈，可以置入图2所示的密封圈24或图3中的密封圈27与炸药5之间。这在图3中已有说明，即减震垫圈的标号为29。
在图4中，相同另件的标号与上面各个图中相同另件的标号一致，在图2中的密封圈24被一种弹性密封圈31所代替，该密封圈的横截面为受压缩的骨格形或梯形的。
在图5中，表示出一种带辅助弹簧的密封件以代替图2中的密封圈24。图5中的密封件由一个横截面近似u字形的垫圈41和安装在垫圈41的u字的两个脚中间的近似u字形的金属部分43，这样促使垫圈的两个脚张开以便起到对弹壳3的表面的密封作用。
在图6和图7所示是另外的金属弹簧辅助密封件。在这种情况下，图5中的垫圈41和金属部分43分别在图6中被一种横截面近似u字形的密封圈45和一个横截面近似V字形的金属弹簧装在垫圈45的u字的两个脚之间促使其张开;而在图7中则是用一种横截面近似G字形的密封圈49和在其底部装入一个金属螺旋圈弹簧51促使G字的顶部和底部张开以便对着隔离盒21与弹壳3挤紧。
在图5至图7所示的密封结构中，垫圈41，45，和49均可以采用PTFE(聚四氟乙烯)。
在图8中，表示另外一种减震垫圈的结构形式(与图3相比)。在这种情况下，减震垫圈29被一个复合垫圈所代替，该复合垫圈包括一个泡沫塑料部分51，如用膨胀的聚氨基甲酸酯填入一个杯形截面的表面镀金属层的部分53，如聚合物镀铝件。复合式垫圈的另一个作用是可以把炸药5产生的蒸汽屏蔽住。
另一种不带弹簧的密封件如图9所示。在这种情况下，引爆器13是一种爆炸颗粒，它与其铝合金盒的隔离是通过一个纸筒实现的。然后把引爆器13安置在铝合金盒21中的毡垫11上。在弹壳3与隔离盒21之间的密封件包括一个带唇边的密封圈63安置在隔离垫圈65上，可采用表面镀金属的塑料或金属垫例如铝片，在垫圈65的下面安置着一个毡垫圈67，垫圈67安置在炸药5的顶部表面上。
在这种情况下，密封垫圈63是一个横截面形状倒V字形的，V字的两个脚的其中一个脚与垫圈的轴线相平行，而另一个脚则与轴线成一角度。V字形的外面一个脚与弹壳的内壁相接触。密封垫圈63可以采用硅橡胶制成。
我们已经发现，与圈3所示结构很相似的155毫米的炮弹，其密封圈是一个圆截面实心O形硅橡胶圈，当在温度达71℃以上长期保存时，高于高烈度炸药开始溶化的温度，炸药溢出问题已经排除了。在这种过度试验中同样的炸药弹体，按照已有技术图1所描述的密封方法，则弹壳中的同样的炸药就发生严重的溢出。
我们已经发现，具有与图9所示相类似的结构的105毫米炮弹，当在低温下，受强烈的震动时，则导致炸药碎裂，随后的震动使炸药产生粉未，这些粉被阻挡住，不会迁移到引信空腔内。经这种过度的试验，对于图1所示的一般结构设计，就会产生使粉末进入螺纹部分的严重问题。
权利要求
1.一种爆炸炮弹特征为包括一个弹壳，一个高爆炸烈度装药填装在弹壳内腔的一部分，一个确定雷管空腔的隔离盒，它紧挨着炸药的表面，并在靠近上述炸药表面处，位于弹壳的内壁与隔离盒之间，有一个预先成形的整体弹性密封圈，这样当由于炸药材料作用于密封圈上的压力增加时，则在弹壳与隔离盒之间，通过密封圈起到更紧密封作用。
2.如权利要求
1所示的弹体是一个炮弹壳，则其内腔的直径，在炸药部分的上端，沿着离开炸药的方向呈一个收敛的圆锥形。
3.如权利要求
1或2所要求的弹体中，其密封圈是一个由合成橡胶材料制成的，截面形状为实心圆形或环形的整体密封圈。
4.如权利要求
1或2中所要求的弹体，其密封圈的横截面可以由弓形的，人字形的，近似梯形的，近似u字形的，或近似G字形的当中进行选择。
5.如权利要求
1所要求的弹体，其密封圈是一个具有倒V字形截面的唇边形密封件，V字的两只脚中靠近轴线的脚基本上与轴线平行，而另一只脚则与其成角度。
6.如权利要求
1或2或4的弹体中，其密封圈是带辅助弹簧的。
7.如权利要求
6的弹体中，其密封圈的横截面为近似u字形的并带有辅助弹簧，该弹簧是具有近似u字形的横截面的金属结构，并安装在密封圈近似u字的里面。
8.如权利要求
6的弹体中，其密封圈的横截面为近似u字形的并带有一个横截面为近似倒V字形的辅助弹簧，安装在密封圈的近似u字的里面。
9.如权利要求
6的弹体中，其密封圈的横截面为近似G字形的，并有一螺旋形金属弹簧安置在近似G字的两只脚的中间。
10.如权利要求
6至权利要求
9的任何一项要求的弹体中，其密封圈是由具有长寿命的聚合物材料制成的。
11.如权利要求
10的弹体中，其所用的聚合物材料为聚四氟乙烯。
12.如在以上所述任何一项权利要求
的弹体中，其中包括一个表面镀金属层的垫片与密封圈结合使用。
13.如权利要求
12的弹体中，其表面镀金属层的垫片，安装在密封圈与高爆炸烈度装药之间。
14.如权利要求
13的弹体中，其表面镀金属层的垫片是一种表面镀金属层的塑料。
15.如权利要求
14的弹体中，其表面镀金属层的垫片是一种表面镀铝的聚合物垫片。
16.如在上面所述权利要求
的任何一项要求的弹体中，其减震垫圈是安装在密封圈与爆炸装药之间的。
17.如在权利要求
16的弹体中，其减震垫圈是安装在具有杯形横截面的表面镀金属层的塑料垫圈内。
18.一种对高爆炸烈度炸药的密封方法如在上面所述权利要求
的任何一项要求的弹体中包括(ⅰ)由弹壳的开口处装入一个预先成形的弹性密封封圈，置于靠近爆炸装药的空间内，(ⅱ)装入一个确定引爆装置空腔的隔离盒，安置在靠近装药而在密封圈未占据的部位上，在置入隔离盒之后，把事先安装和定位的密封圈挤在弹壳内壁与隔离盒之间的空间内。
19.如权利要求
18所要求的方法中，密封圈的装入与定位应放在隔离盒安放之前。
20.如权利要求
18或权利要求
19所要求的方法中，将隔离盒安装在弹壳内的爆炸药的表面上的孔内，以便将隔离盒定位。
专利摘要
一种爆炸炮弹包括一个弹体的壳体；一个装填在弹体壳体内的一部分空间的高爆炸烈度装药；一个确定引爆装置空腔的隔离盒，它靠近爆炸装药的表面；和一个安装在靠近上述爆炸装药的表面，位于弹体壳体的内壁与隔离盒之间的预先成型的整体的弹性密封圈。其密封作用是当爆炸装药产生的作用在密封圈上的压力增加时，则密封圈对弹体壳体与隔离盒之间起到更紧密封效果。
文档编号F42C19/08GK86106578SQ86106578
公开日1987年4月29日 申请日期1986年10月17日
发明者弗雷德里克·迈尔斯·杨 申请人:英国皇家军用品公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan