CN113432494B - 具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构及引信 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构及引信，包括本体、碰击式触发机构、球转子、具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构、开口环、导爆管以及传爆管。其中本体、球转子和球座共同构成了隔爆兼延期解除保险机构。具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构同轴地设置于球转子后端，所述后坐保险机构包括球座、惯性体和两个剪切销，解除保险后剪断的剪切销在离心力作用下产生横向移动实现反恢复功能。导爆管与后坐保险机构为共轴一体化设计。开口环和后坐保险机构实现球转子的冗余保险。球转子上的双轴向输入火焰***及其多路传火孔设计，实现了解除保险失效状态下的引信自失效或绝火特性，能保证***物处理安全。

Description

具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构及引信

技术领域

本发明属于旋转炮弹触发引信技术，具体涉及一种具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构及引信，所述引信应用于旋转炮弹弹头中。

背景技术

小口径炮弹一般是指口径为20毫米到40毫米、利用火炮进行发射并完成杀伤、***、燃烧或其他战术目的的弹药，由于其机动性强、发射速度快、运载能力大，被广泛运用在陆、海、空三军及其他作战部队中。

目前美军小口径旋转炮弹弹头触发引信的发展已较为成熟，老一代M505A3弹头触发引信目前仍应用于美国陆、海、空三军，是美国应用范围最广的引信。它采用开口环作为球转子的保险件，利用球转子实现隔爆。球转子中的***与球转子外的击针、导爆管轴线错开一定角度。M505A3引信拥有较好的隔爆性能和一定的大着角发火能力。美军新一代小口径旋转炮弹弹头触发引信，如M758，已经全面满足了《引信安全性设计准则》的相关要求。美军M758引信采用气体阻尼原理实现延期解除保险，延期解除保险距离可达到10 m~100 m，但是一旦有关阻尼零件失去阻尼特性，其延期解除保险距离变为零，引信延期解除保险功能将完全丧失，安全性无法得到有效保证。

小口径旋转炮弹引信均是非隔爆型的，安全性事故不断发生。一直到上世纪八十年代后，才解决了隔爆安全性问题，成功研制出数款新引信。但对照GJB373B-2019《引信安全性设计准则》的相关要求，上述这些制式引信均为单保险引信，不能满足冗余保险要求，并且不具备自失效特性，存在安全性缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构及引信，能够全面改善小口径旋转炮弹弹头引信的安全性。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构，包括球座、惯性体和两个剪切销；所述球座中心处设置有沿轴向贯穿的二阶阶梯孔，自上而下依次为第一阶孔和第二阶孔，其中第二阶孔壁面设置有通过轴心沿径向贯穿的第一横向通孔；所述惯性体由三阶阶梯圆柱组成，自上而下依次为第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，其中第二圆柱上设置有通过轴心沿径向贯穿的第二横向通孔；所述惯性体上的第二圆柱以间隙配合的方式设置于所述球座的第二阶孔内，所述两个相同的剪切销分别穿过所述球座上的第一横向通孔，并以间隙配合的方式伸入所述惯性体上的第二横向通孔内，将惯性体固定于保险位置，即能阻碍被保险件运动至对正状态的位置；惯性体可在后坐过载作用下向下运动而剪断剪切销，释放被保险件；所述球座底端中心还设有一个与其上二阶阶梯孔同轴的第三阶孔，第三阶孔直径大于第二阶孔直径，所述惯性体向下运动至其上第二圆柱的底端面与球座底面平齐时，惯性体的第二横向通孔低于所述球座上第三阶孔的孔底，处于惯性体第二横向通孔内、并同惯性体一同向下运动的两段剪切销，在弹丸飞出炮口至后效期末之后，在离心力的作用下沿径向向外运动而部分伸入所述球座上的第三阶孔内，确保所述惯性体不会因爬行力和章动力的作用而向前运动又恢复对被保险件的保险，实现反恢复功能。

一种应用具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，所述引信具有自失效或绝火特性，包括本体、碰击式触发机构、球转子、具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构、开口环、导爆管和传爆管；所述碰击式触发机构同轴地设置于所述本体顶端；所述球转子包括隔离球和两个双轴向输入火焰***；所述双轴向输入火焰***的一端为火焰输入端，而另一端既是火焰输入端也是输出端；所述隔离球左右两侧各设置有一个第一横向盲孔，两个第一横向盲孔之间设置有第一连接孔，两个所述双轴向输入火焰***输入端朝外分别设置在隔离球的两个第一横向盲孔内；所述开口环为球转子的离心保险件，卡于隔离球下端月牙形缺口外侧，实现对球转子的一道保险，即离心保险；传爆管固定于导爆管后端，部分凸出于所述本体下端面，用于引信作用时对导爆管输出爆轰能量的放大，进而起爆弹丸战斗部装药；所述具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构同轴设置于球转子后端，具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构包括球座、惯性体和两个剪切销，所述本体、球转子和球座共同构成了隔爆兼延期解除保险机构，本体和球座共同构成了球转子的容置和运动腔室；其中惯性体的上端面抵靠所述隔离球底端实现对球转子的另一道保险，即后坐保险；所述导爆管与后坐保险机构为共轴一体化设计，确保惯性体既实现了对球转子的保险，又不影响引信***序列的正常传爆。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

（1）导爆管和后坐保险机构共用轴向空间，使引信内腔空间得到充分利用。

（2）在较小的空间约束条件下全面满足《引信安全性设计准则》的相关设计要求，具体包括隔爆安全性、冗余保险、延期解除保险和自失效等。

附图说明

图1为本发明应用具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信结构示意图。

图2为本发明应用具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信的中隔离球的纵向剖视图。

图3为本发明应用具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信中隔离球的等轴测图。

图中：1为本体、2为碰击式触发机构、3为球转子、4为后坐保险机构、5为隔爆兼延期解除保险机构、6为导爆管、7为传爆管、8为开口环、21为防潮片、22为上体、23为针刺火帽、31为隔离球、32为双轴向输入火焰***、41为剪切销、42为惯性体、43为球座、71为传爆管壳、72为加强帽、73为传爆药。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

结合图1~图3，一种具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构，包括球座43、惯性体42和两个剪切销41；所述球座43中心处设置有沿轴向贯穿的二阶阶梯孔，自上而下依次为第一阶孔和第二阶孔，其中第二阶孔壁面设置有通过轴心沿径向贯穿的第一横向通孔。所述惯性体42由三阶阶梯圆柱组成，自上而下依次为第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，其中第二圆柱上设置有通过轴心沿径向贯穿的第二横向通孔；所述惯性体42上的第二圆柱以间隙配合的方式设置于所述球座43的第二阶孔内，所述两个相同的剪切销41分别穿过所述球座43上的第一横向通孔，并以间隙配合的方式伸入所述惯性体42上的第二横向通孔内，将惯性体42固定于保险位置，即能阻碍被保险件运动至对正状态的位置。惯性体42可在后坐过载作用下向下运动而剪断剪切销41，释放被保险件。

进一步地，所述球座43底端中心还设有一个与其上二阶阶梯孔同轴的第三阶孔，第三阶孔直径大于第二阶孔直径，所述惯性体42向下运动至其上第二圆柱的底端面与球座43底面平齐时，惯性体42的第二横向通孔低于所述球座43上第三阶孔的孔底，处于惯性体42第二横向通孔内、并同惯性体42一同向下运动的两段剪切销41，在弹丸飞出炮口至后效期末之后，在离心力的作用下沿径向向外运动而部分伸入所述球座43上的第三阶孔内，确保所述惯性体42不会因爬行力和章动力的作用而向前运动又恢复对被保险件的保险，实现反恢复功能。

进一步地，一种应用具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，具有自失效或绝火特性，包括本体1、碰击式触发机构2、球转子3、后坐保险机构4、开口环8、导爆管6和传爆管7；其中碰击式触发机构2包括防潮片21、上体22和针刺火帽23，同轴地设置于本体1上端。所述上体22包括自上而下依次同轴连接的第一圆台和第四圆柱，所述第一圆台上端小下端大，所述第四圆柱的圆柱面上设有外螺纹。所述上体22内部沿其中心轴线设置有自上而下直径依次递减的四阶阶梯孔，依次为第四阶孔、第五阶孔、第六阶孔和第七阶孔。所述防潮片21为圆形薄片，设置于所述上体22上第四阶孔内，并通过上体22顶端收口来固定。所述针刺火帽23针刺输入端朝上设置于所述上体22上第六阶孔内，以点铆方式固定；所述本体1包括自上而下的第二圆台和第五圆柱，其中第五圆柱的圆柱面上设有外螺纹，用于连接弹体。所述本体1内腔包括沿中心轴线自上而下同轴设置的四阶阶梯通孔，分别为第八阶孔、第九阶孔、第十阶孔和第十一阶孔。本体1的第八阶孔内设有内螺纹，用于与上体22第四圆柱上的外螺纹连接。本体1上第二圆台与上体22的第一圆台外壁平滑过渡。本体1上第十阶孔顶端为半球形，底端设置有一段内螺纹。

进一步地，所述球座43顶端中心设置有同轴的、与第一阶孔连通的不完整球窝。所述球转子3包括隔离球31和两个双轴向输入火焰***32，设置于本体1的第十阶孔内、球座43的上方。所述双轴向输入火焰***32的一端为火焰输入端，而另一端既是火焰输入端也是输出端；所述隔离球31为不完整轮廓的圆球，其左右两侧各设置有一个第一横向盲孔，两个第一横向盲孔之间设置有第一连接孔，两个所述双轴向输入火焰***32输入端朝外分别设置在隔离球31的两个第一横向盲孔内。所述隔离球31底端中心处设置有一横向平面，为第一限位面。

进一步地，所述本体1、球转子3和球座43共同构成了隔爆兼延期解除保险机构5，其中本体33上的半球形孔和球座43上的不完整球窝共同构成了球转子3的容置和运动腔室。所述后坐保险机构4为具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构。隔离球31下端设置有月牙形缺口。所述开口环8为一端开口的圆环，是球转子3的离心保险件，卡于隔离球31下端月牙形缺口外侧，实现对球转子3的一道保险，即离心保险；传爆管7固定于导爆管6后端，部分凸出于所述本体33下端面，用于引信作用时对导爆管6输出爆轰能量的放大，进而起爆弹丸战斗部装药。

进一步地，所述后坐保险机构4同轴地设置于球转子3后端，其中惯性体42的上端面抵靠所述隔离球31底端的第一限位面，实现对球转子3的另一道保险，即后坐保险。

进一步地，所述惯性体42底端中心处设有一朝下的轴向盲孔。所述导爆管6与后坐保险机构4为共轴一体化设计，设置于所述惯性体42上的轴向盲孔内，确保惯性体42既实现了对球转子3的保险，又不影响引信***序列的正常传爆。所述传爆管7包括传爆管壳71、加强帽72和传爆药73。所述传爆管壳71包括自上而下同轴连接的三阶阶梯圆柱，依次为第六圆柱、第七圆柱和第八圆柱，第六圆柱的圆柱面上设置有外螺纹，用于与本体1上第十阶孔上的内螺纹连接，第七圆柱设置于所述本体1上第十一阶孔内，并通过本体1底端收口固定于本体1上，提高了对引信隔爆安全性影响显著的传爆管壳71与本体1的轴向连接强度。传爆管壳71上的第八圆柱凸出于所述本体1底端。

进一步地，所述传爆管壳71顶端中心处设置有上大下小的二阶阶梯盲孔，自上而下依次为第十二阶孔和第十三阶孔。所述球座43设置于传爆管壳71的第十二阶孔内，使所述惯性体42上的第三圆柱以间隙配合的方式伸入传爆管壳71的第十三阶孔内。所述强帽72为底端开口的薄壁圆筒，将所述传爆药73密封于所述传爆管壳71上第十五阶孔的底端位置。所述加强帽72顶端与所述惯性体42底端之间留有一定轴向间隙，保证惯性42向下运动到位时不会直接挤压加强帽72。

进一步地，所述隔离球31上过球心垂直于***轴的对称面内，沿径向均匀地设置有数个相同的盲孔，通向隔离球31上的第一连接孔，且球转子3与其运动腔室之间间隙较大，确保即使是在球转子3未转正的情况下，碰击式触发机构2发火后其针刺火帽23的高温高压气固混合产物也会通过这些盲孔中的至少一个或通过球转子3与其运动腔室之间的间隙，可靠地传到火焰***32的输入端，使引信实现自失效或绝火功能。

进一步地，所述上体22底部（碰击式触发机构2输出端）中心处还设有沿轴向且与第七阶孔连通的第十四阶孔，既是碰击式触发机构2发火输出时的传火通道，更是隔爆兼延期解除保险机构5在隔爆状态下内腔压力的泄放空间，有助于解决引信隔爆安全性问题。

本发明所述的应用具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，导爆管6和后坐保险机构4共用轴向空间，使引信内腔空间得到充分利用；且在较小的空间约束条件下，全面满足《引信安全性设计准则》的相关设计要求，具体包括隔爆、冗余保险、延期解除保险和自失效等。

在勤务处理阶段，可信的冲击、振动，包括跌落和运输振动等，都不会使引信改变装配状态。引信中的后坐保险机构4和开口环8均处于保险位置，保证隔爆兼延期解除保险机构5（球转子3）处于隔爆状态，此时即使引信中火焰***32（任意一个或两个同时）意外发火***，隔爆兼延期解除保险机构5以及上体22上第十四阶孔形成的泄压空间，可保证引信不会对外产生危险破片，也不会引爆导爆管6和传爆管7，即引信不会意外发火，能保证勤务处理阶段安全。

弹丸发射时，在后坐力作用下，惯性体42和导爆管6一起剪断剪切销41而向下运动，使惯性体42顶端不再限制球转子3运动，解除对球转子3的一道保险（后坐保险）。之后惯性体42和导爆管6继续向下运动直到惯性体42上的第二圆柱底端抵靠传爆管壳71上的第十二阶孔底端。此时，惯性体42底端仍与加强帽72仍相隔一段距离，使惯性体42不会直接挤压加强帽，保证了膛内发射安全。

弹丸在膛内运动期间，在后坐力作用下，开口环8下端面挤压在球座43上端面。在内弹道初始阶段的离心力不足以克服其端面因后坐力而产生的摩擦力，故不能使开口环8打开。

弹丸在膛内运动至接近炮口、弹丸转速到达一定值时，开口环8在离心力矩的作用下打开，进而解除对球转子3的另一道保险（离心保险）。不论开口环8是在膛内还是在膛外甩开从而解除对球转子3的保险，由于膛内后坐过载产生的摩擦力矩都比较大，所以通常只有在弹丸飞出炮口接近后效期末后坐过载明显减小后，球转子3的离心力矩大于摩擦力矩，才能开始转动，并在弹丸飞出炮口安全距离以外转动至对正位置，即隔离球31一端的双轴向输入火焰***32正对所述碰击式触发机构2底端，另一端的双轴向输入火焰***32正对导爆管6，双轴向输入火焰***32轴线与弹轴重合或接近重合，引信处于解除保险后的待发状态。

同时，惯性体42内剩余的两段剪切销在离心力作用下沿径向向外运动而部分伸入所述球座43上的第三阶孔内，确保惯性体42不会因爬行力和章动力的作用而向上运动，即不会恢复对球转子3的保险。

当弹丸碰击目标或着地后，目标碎片或地面泥沙将冲破防潮片21，进而进入引信头部而冲击针刺火帽23，使针刺火帽23发火。针刺火帽23发火后产生的高温高压气固混合物依次通过上体22上的第七阶孔和第十四阶孔、本体1上的第九阶孔，到达隔离球31上端的双轴向输入火焰***32的火焰输入端（同时也是输出端）而将其引爆，双轴向输入火焰***32作用后通过中间传火孔引爆隔离球31下端的另一个双轴向输入火焰***32，隔离球31下端的双轴向输入火焰***32再引爆导爆管6，导爆管6继而引爆传爆管7，传爆管7最终引爆战斗部装药，完成弹丸起爆过程。

如果球转子3因故（如异物进入球腔）未能转正，则当弹丸碰击目标或着地后，针刺火帽23发火后产生的高温高压气固混合产物也会通过隔离球31上三个盲孔中的至少一个或通过球转子3与其运动腔室之间的间隙，可靠地传到双轴向输入火焰***32的输入端，使两个双轴向输入火焰***32在隔爆位置发火***，实现自失效（绝火）功能，从而保证***物处理安全。

Claims (5)

1.一种具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构，包括球座（43）、惯性体（42）和两个剪切销（41）；所述球座（43）中心处设置有沿轴向贯穿的二阶阶梯孔，自上而下依次为第一阶孔和第二阶孔，其中第二阶孔壁面设置有通过轴心沿径向贯穿的第一横向通孔；所述惯性体（42）由三阶阶梯圆柱组成，自上而下依次为第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱，其中第二圆柱上设置有通过轴心沿径向贯穿的第二横向通孔；所述惯性体（42）上的第二圆柱以间隙配合的方式设置于所述球座（43）的第二阶孔内，两个相同的剪切销（41）分别穿过所述球座（43）上的第一横向通孔，并以间隙配合的方式伸入所述惯性体（42）上的第二横向通孔内，将惯性体（42）固定于保险位置，即能阻碍被保险件运动至对正状态的位置；惯性体（42）可在后坐过载作用下向下运动而剪断剪切销（41），释放被保险件；其特征在于，所述球座（43）底端中心还设有一个与其上二阶阶梯孔同轴的第三阶孔，第三阶孔直径大于第二阶孔直径，所述惯性体（42）向下运动至其上第二圆柱的底端面与球座（43）底面平齐时，惯性体（42）的第二横向通孔低于所述球座（43）上第三阶孔的孔底，处于惯性体（42）第二横向通孔内、并同惯性体（42）一同向下运动的两段剪切销（41），在弹丸飞出炮口至后效期末之后，在离心力的作用下沿径向向外运动而部分伸入所述球座（43）上的第三阶孔内，确保所述惯性体（42）不会因爬行力和章动力的作用而向前运动又恢复对被保险件的保险，实现反恢复功能。

2.一种应用权利要求1所述的具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，所述引信具有自失效或绝火特性，包括本体（1）、碰击式触发机构（2）、球转子（3）、具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构（4）、开口环（8）、导爆管（6）和传爆管（7）；所述碰击式触发机构（2）同轴地设置于所述本体（1）顶端；所述球转子（3）包括隔离球（31）和两个双轴向输入火焰***（32）；所述双轴向输入火焰***（32）的一端为火焰输入端，而另一端既是火焰输入端也是输出端；所述隔离球（31）左右两侧各设置有一个第一横向盲孔，两个第一横向盲孔之间设置有第一连接孔，两个所述双轴向输入火焰***（32）输入端朝外分别设置在隔离球（31）的两个第一横向盲孔内；所述开口环（8）为球转子（3）的离心保险件，卡于隔离球（31）下端月牙形缺口外侧，实现对球转子（3）的一道保险，即离心保险；传爆管（7）固定于导爆管（6）后端，部分凸出于所述本体（1）下端面，用于引信作用时对导爆管（6）输出爆轰能量的放大，进而起爆弹丸战斗部装药；其特征在于：所述具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构（4）同轴设置于球转子（3）后端，具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构（4）包括球座（43）、惯性体（42）和两个剪切销（41），所述本体（1）、球转子（3）和球座（43）共同构成了隔爆兼延期解除保险机构（5），本体（1）和球座（43）共同构成了球转子（3）的容置和运动腔室；其中惯性体（42）的上端面抵靠所述隔离球（31）底端实现对球转子（3）的另一道保险，即后坐保险；所述导爆管（6）与后坐保险机构（4）为共轴一体化设计，确保惯性体（42）既实现了对球转子（3）的保险，又不影响引信***序列的正常传爆。

3.根据权利要求2所述的具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，其特征在于：所述隔离球（31）上过球心垂直于***轴的对称面内，沿径向均匀地设置有数个相同的盲孔，通向隔离球（31）上的第一连接孔，且球转子（3）与其运动腔室之间间隙较大，确保即使是在球转子（3）未转正的情况下，碰击式触发机构（2）发火后其针刺火帽（23）的高温高压气固混合产物也会通过这些盲孔中的至少一个或通过球转子（3）与其运动腔室之间的间隙，可靠地传到火焰***（32）的输入端，使引信实现自失效或绝火功能。

4.根据权利要求2所述的具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，其特征在于：所述本体（1）底端口部通过收口的方式进一步固定传爆管（7），提高了对引信隔爆安全性影响显著的传爆管（7）与本体（1）的轴向连接强度。

5.根据权利要求2所述的具备反恢复功能的刚性剪切后坐保险机构的引信，其特征在于：所述碰击式触发机构（2）底端设置有一段空腔，既是碰击式触发机构（2）发火输出时的传火通道，更是隔爆兼延期解除保险机构（5）在隔爆状态下内腔压力的泄放空间，有助于解决引信隔爆安全性问题。

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