專利名稱:爆炸炮彈的制作方法
本發明是關于爆炸炮彈方面的。
許多年來人們已經知道制造高爆炸烈度的爆炸炮彈，它包括一個用各種方法制造的炮彈殼，這類炮彈的其中的一種可描述如下一個帶有上端開口的和下端封閉的金屬殼體形成一個彈殼，其容積的一部分填充以一種熱的液態高爆炸烈度的材料，可以通過冷卻或壓縮火藥以便使其成為固態裝填在彈殼內。然后，在固體爆炸裝藥的上部表面上加工出一個雷管引爆的空腔，在空腔內裝入一個厚紙板襯墊，其上端開口處突出在裝藥的上部。
在固體炸藥之上的彈殼壁與雷管襯墊之間，用一種含瀝青的物質密閉起來，用手把這種膠泥狀的軟質物質涂到空隙部位，以便使其粘附并覆蓋在彈殼，襯墊和裝藥的粘結表面上。
一個雷管引爆裝置裝入空腔內。最后，上端開口處用一個引信蓋住，該引信是用以與空腔中的雷管引爆器相互作用，以提供爆炸裝藥所需要的引爆作用。
在其使用服務周期內，高爆炸烈度的炮彈，可能要經受各種嚴酷的環境條件，特別是高溫和低溫條件，粗劣的使用例如，摔在地上，猛擊，震動，倒下等等。這些條件可以導致爆炸裝藥裂開或粉碎。高溫可以導致炸藥膨脹甚至溶化。上面所述含瀝青的密閉劑是用以防護炸藥免受潮氣或其他物質的損害，并且防止炸藥材料進入引信空腔內。
炸藥材料進入引信空腔區，被視為嚴重的危及安全的問題。引信是通過螺紋聯接，垂直地安裝在彈殼上。假如炸藥材料弄到引紋螺紋部分，將可能由于(a)取下引信時(例如為了檢驗目的)或者(b)在炮彈發射過程中由于加速度作用使用炸藥在螺紋間隙中受到壓縮而導致爆炸。這種起爆有可能導致不可控制的使主爆炸裝藥過早地爆炸。
上述已知的彈殼的制造要遇到嚴重的密封問題。已經發現;對含瀝青的密封材料，不能在任何情況下包封炸藥材料。
在冷態下，含瀝青的密封材料變成很脆的東西，容易使密封開裂和斷開，導致炸藥材料跑出來。密封劑材料本身也由于相對運動而產生相互摩擦，也會導致其本身引起意料不到的爆炸危險。當處于熱態時，密封材料軟化，在某些情況下，不能將炸藥材料包封。例如，已經發現一種已知的炸藥成分包括TNT和RDX，它在63℃以上開始溶化，并在73℃以上時處于流動狀態，在此情況下，不僅可通過密封劑材料進入引信空腔區，而且還能流到彈殼的上部表面上，這是最危險的情況。結果，使含瀝青的材料作為一種密封劑是不適合一定氣候條件下使用的。
為了解決這方面存在的問題，已經進行了很大的努力，但是，一直還沒有找到令人滿意的解決辦法。絕大部分的努力是致力于改進含瀝青的密封劑材料方面。
另外一種已在進行研究的技術是在用一種聚氯基甲酸酯樹脂在未經硫化呈軟態時注入引爆器空腔與彈殼內壁之間的空隙處，以形成一個粘著的與含瀝青的密封材料相似的密封覆蓋層。這種方法的缺點是獲得均勻一致的聚合物密封劑比較困難，在某些情況下，為了檢驗目的，可能必須要接觸到爆炸裝藥，當采用這種聚氯基甲酸酯密封劑時，一旦密封上再想把它去除掉是不容易的，而且，聚氯基甲酸酯的工藝過程也帶有危險性，因為在化學反應過程中包括在硫化過程中可能會產生有毒的蒸汽。
按照本發明的爆炸炮彈包括一個彈殼;一個高爆炸烈度的裝藥，占據彈殼內部空間的一部分;一個隔離盒用于確定引爆裝置的空腔，并緊挨著爆炸裝藥的表面;和在彈殼內壁與隔離盒之間的爆炸裝藥表面上，有一個預先成形的整體彈性密封圈，該密封圈是通過當由于爆炸藥作用于密封圈上的壓力增加時，則使彈殼與隔離盒固緊，起到密封作用。
“高爆炸烈度”裝藥的意思是一種二次爆炸材料的裝藥，它一經引爆則發出很高的能量或與發射藥的效果相比具有粉碎性的爆炸效果。這種類型的裝藥，對于這方面專業的人員來說是很熟習的，下面將經常使用的這類材料舉例說明。
述語“整體的”意思是描述一種由單一的，連續的組織結構材料所制造的墊圈，而不是由許多層松散連結的復合結構如氈墊之類制成的。但是，可以包括填充纖維在內的復合材料，填充材料形成一個固態材料，如同一個單一的彈性材料制成的墊圈一樣。
“預先成形”的意思是在裝入彈殼之前已經成形好的。
本發明人已經發現對于密封劑來說，彈殼與引爆空腔之間(如在已知的制造方法中);為了起到對爆炸裝藥的有效的密封作用，并不需要是覆蓋爆炸裝藥的接觸表面粘接狀態覆蓋層。
本發明人已經出乎意外地發現，用于一個炮彈的一種密封圈，本發明可以提供一種在各種不同氣候和環境條件下用于爆炸裝藥很好的密封圈，而不產生上面所述各種問題。所以，本發明提供一種簡單的，清潔的，而且有效方案的解決了高爆炸烈度炮彈的裝藥的密封問題。這種密封也對炮彈在運輸過程中由于震動等原因而在爆炸裝藥材料產生粉未的問題起到有效地阻止作用。
英國專利1177813號描述采用一種非粘著性的、用氈墊制成的密封襯墊，該襯墊置于爆炸裝藥與引爆裝置之間，但是，這種襯墊只起減震作用而不起密封作用，而且由于氈墊的多孔性，它不能對處于溶解狀態，蒸汽將態，或粉末狀態的高爆炸烈度的炸藥起到足夠的密封作用。
按照本發明的炮彈，例如用火炮發射的爆炸彈殼，其內徑最好在裝藥的上端，彈殼內壁向上呈收斂的圓錐形，和一般的炮彈殼一樣，以便使其有助于密封圈起到作用。
按照本發明的炮彈殼中，密封圈被壓入彈殼與隔離盒之間的間隙處，其作用壓力是由爆炸藥產生的，特別是當溫度上升時裝藥的膨脹或擠壓形成的壓力。
密封圈可以具有任何適宜的橫向截面形狀，(如在一個與密封圈圓周相垂直的截面內所示)。例如，其橫截面可以是實心圓形的，或一個環形的，另外，還可以具有更為復雜的截面形狀。例如，可以是弓形的截面，由于密封圈的表面都是在彈殼內壁與隔盒表面之間，通過爆炸材料產生的壓力對著弓形作用，使其達到密封效果。
另外，密封圈的橫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。
一種最好的截面形狀是近似倒V字形的，其中V字的內側的一只腳基本上平行于密封圈的軸線，而另一只腳則與其成一角度。
密封圈可以帶有一個輔助彈簧，如金屬彈簧。如當密封圈是近似u字形的或近似G字形的，則金屬彈簧用于將密封圈的兩只腳對著彈殼與隔離盒撐開，彈簧可以是近似u字形的，倒V字形的或螺旋圈彈簧。
采用輔助彈簧，則可使密封材料的選擇可以在一個較寬的范圍內考慮，而且考慮的著重點是在長的使用壽命方面，而不是在壽命與彈性的綜合方面。這樣當采用輔助彈簧時，則密封材料可以用長壽命的聚合物材料，如聚四氟乙烯，至少在接觸彈殼和隔離盒的部位是如此。當密封圈不用輔助彈簧時，則可以采用任何一種聚合橡膠材料，一般采用人造橡膠密封圈材料，如硅橡膠。
另外還有一種或更多的墊圈可與密封圈結合使用。例如，一種減震墊圈可以裝在爆炸裝藥與密封圈之間，減震墊圈用于減緩作用在爆炸裝藥上的反壓力，而且可以幫助抑制大藥塊的運動。
減震墊圈可以包括一個軟質可壓縮材料，如氈或泡沫塑料，如聚氯基甲酸酯泡沫塑料。
在密封圈上最好鍍一層金屬，這樣可對爆炸材料的蒸汽起到作用。例如，一種鍍金屬層的墊圈可以置于爆炸裝藥與密封圈之間。
鍍金屬層的墊圈可以置于減震墊圈的上面或者下面(當炮彈向上直立時，相對于炮彈殼的前端)，減震墊圈可以包括一個鍍金屬層的塑料材料，如在聚酯上鍍鋁。鍍金屬層墊圈，其本身可以是一種杯形截面的，在其中可置入減震彈簧。杯形的墊圈可以由塑料材料制成，如在聚酯的墊圈的一面或兩個面上鍍上一層金屬，至少要在其底面上鍍一層鋁。
按照本發明的炮彈中的隔離盒，可以是空腔的襯墊，在其中裝入引爆雷管裝置。空腔包括隔離盒在內，可以伸入到爆炸裝藥表面上預先加工好的一個槽子內，和一般的彈殼一樣。襯墊可以是一個鋁制的圓筒或者是一種帶金屬鍍層的塑料材料如鍍鋁聚酯，鍍金屬的一面置于隔離盒的內側和/或者外側表面上，至少在緊挨著爆炸裝藥的那一部位要鍍金屬層。
引爆裝置如雷管，和一般的彈殼一樣，可裝在一個金屬容器內，容器可以用膠布或其它減震材料繞在其外表面，以防止它與隔離盒的金屬與金屬的直接接觸，這種接觸是絕對禁止的，因為它可在裝配過程中產生危險的相互摩擦。
按照本發明的炮彈中的高爆炸烈度的裝藥可以包括用于裝填高爆炸烈度炸彈的任何一種高爆炸烈度的材料。例如，它可以裝入通常使用的高爆炸烈度的炸藥包含有TNT(2，4，6-三硝基甲苯)和RDX(環-1，3，5-環丙烷-2，4，6-三硝胺)和一種或幾種已知的填加劑，如HMX(環四甲基烯四硝胺)，HNS(六硝基二苯己烯)和蜂蠟組合在一起。
彈殼的內壁可以涂以現有的清漆或其它油漆，以便增加炸藥材料與彈殼之間的粘著力，這對熟習該項技術的人員都是很清楚的，如在英國專利1，295，485號文件已有描述。
按照本發明的彈殼可以是口徑在30毫米來以上的任何口徑的炮彈，如76毫米的，105毫米的，4.5英寸的，或者特別是155毫米的。
按照本發明的另外的方面，在炮彈殼內的高爆炸烈度裝藥的密封方法，如在炮彈殼中包括(ⅰ)彈殼的開口處裝入一個預先成形的整體彈性密封圈，并將該密封圈置于緊挨著爆炸裝藥處，(ⅱ)裝入一個確定引爆裝置空腔的隔離盒，安裝在靠近裝藥而未被密封圈占據的部位上，在置入隔離之后，把事先安裝和定位的密封圈擠在彈殼內壁與隔離盒之間的空間內。
最好是在安放隔離盒之前，先將密封置入位置，以便減小密封圈的扭曲。
本發明的各種實施方案，將通過舉例并加附圖進行說明，其中圖1是一種已知的爆炸炮彈結構的前端部分截面剖視圖;
圖2是本發明的爆炸炮彈實施方案的前端部分截面剖視圖;
圖3至圖9是本發明各種爆炸炮彈的實施例方案中描述各類密封圈結構的炮彈前端部分的截面剖視圖。
在已有技術的炮彈結構中如圖1所示，炮彈1包括由一個由高強度鋼制造的彈殼3，其部分容積中填充以高爆炸烈度的材料5，這種材料包含已知的組分，是照英國國防部規定使用的牌號為RDX/TNT G(CW3)制造的，其成分包括RDX和TNT按重量比為60∶40再加入填加劑。在爆炸材料5的上部表面上加工出一個孔7并將一個杯形的厚紙板襯墊9裝在孔7中，在襯墊9的底部用羊毛氈墊11把炸藥隔離開。在彈殼3和襯墊9之間的空間內的炸藥表面上涂上一層含瀝青的材料14，如英國國防部規定使用的一種材料牌號為RD1284。
一個雷管裝置或引爆器13安置在襯墊9內，最后將引信裝置15以螺紋17旋緊在彈殼的上端部分，并將彈殼1的上端封住。
通過引信裝置15，使用雷管13使其在所需要的瞬間及時地引爆炸藥。
在圖1所示的炮彈結構中，存在著上面所述的缺點。圖2中的有關另件采用與圖1相同另件相同的標號，圖中表示出一種改進的密封結構。厚紙板襯墊9用一種鋁或鋁合金制造的隔離盒21所代替。含瀝青的材料14在圖2所用一種彈性密封圈24的結構所代替，如采用硅橡膠制成的環形截面的密封圈置于隔離盒21與彈殼3之間。密封圈24在炸藥5的壓力作用下，在彈殼3與隔離盒21之間向上擠在錐形間隙中，炸藥壓力的產生是在高溫下炸藥溶解或者膨脹所致。
在圖3所示的另件中，相同另件所用的標號與圖1中所用的標號相同，該圖表示另外一種改進的密封結構。在這種情況下，圖2中所示的密封圈24用一種實心圓形截面的彈性密封圈27所代替。圖3中的隔離盒與圖2中的相同。
一種采用氈墊或泡沫塑料制成的減震墊圈，可以置入圖2所示的密封圈24或圖3中的密封圈27與炸藥5之間。這在圖3中已有說明，即減震墊圈的標號為29。
在圖4中，相同另件的標號與上面各個圖中相同另件的標號一致，在圖2中的密封圈24被一種彈性密封圈31所代替，該密封圈的橫截面為受壓縮的骨格形或梯形的。
在圖5中，表示出一種帶輔助彈簧的密封件以代替圖2中的密封圈24。圖5中的密封件由一個橫截面近似u字形的墊圈41和安裝在墊圈41的u字的兩個腳中間的近似u字形的金屬部分43，這樣促使墊圈的兩個腳張開以便起到對彈殼3的表面的密封作用。
在圖6和圖7所示是另外的金屬彈簧輔助密封件。在這種情況下，圖5中的墊圈41和金屬部分43分別在圖6中被一種橫截面近似u字形的密封圈45和一個橫截面近似V字形的金屬彈簧裝在墊圈45的u字的兩個腳之間促使其張開;而在圖7中則是用一種橫截面近似G字形的密封圈49和在其底部裝入一個金屬螺旋圈彈簧51促使G字的頂部和底部張開以便對著隔離盒21與彈殼3擠緊。
在圖5至圖7所示的密封結構中，墊圈41，45，和49均可以采用PTFE(聚四氟乙烯)。
在圖8中，表示另外一種減震墊圈的結構形式(與圖3相比)。在這種情況下，減震墊圈29被一個復合墊圈所代替，該復合墊圈包括一個泡沫塑料部分51，如用膨脹的聚氨基甲酸酯填入一個杯形截面的表面鍍金屬層的部分53，如聚合物鍍鋁件。復合式墊圈的另一個作用是可以把炸藥5產生的蒸汽屏蔽住。
另一種不帶彈簧的密封件如圖9所示。在這種情況下，引爆器13是一種爆炸顆粒，它與其鋁合金盒的隔離是通過一個紙筒實現的。然后把引爆器13安置在鋁合金盒21中的氈墊11上。在彈殼3與隔離盒21之間的密封件包括一個帶唇邊的密封圈63安置在隔離墊圈65上，可采用表面鍍金屬的塑料或金屬墊例如鋁片，在墊圈65的下面安置著一個氈墊圈67，墊圈67安置在炸藥5的頂部表面上。
在這種情況下，密封墊圈63是一個橫截面形狀倒V字形的，V字的兩個腳的其中一個腳與墊圈的軸線相平行，而另一個腳則與軸線成一角度。V字形的外面一個腳與彈殼的內壁相接觸。密封墊圈63可以采用硅橡膠制成。
我們已經發現，與圈3所示結構很相似的155毫米的炮彈，其密封圈是一個圓截面實心O形硅橡膠圈，當在溫度達71℃以上長期保存時，高于高烈度炸藥開始溶化的溫度，炸藥溢出問題已經排除了。在這種過度試驗中同樣的炸藥彈體，按照已有技術圖1所描述的密封方法，則彈殼中的同樣的炸藥就發生嚴重的溢出。
我們已經發現，具有與圖9所示相類似的結構的105毫米炮彈，當在低溫下，受強烈的震動時，則導致炸藥碎裂，隨后的震動使炸藥產生粉未，這些粉被阻擋住，不會遷移到引信空腔內。經這種過度的試驗，對于圖1所示的一般結構設計，就會產生使粉末進入螺紋部分的嚴重問題。
權利要求
1.一種爆炸炮彈特征為包括一個彈殼，一個高爆炸烈度裝藥填裝在彈殼內腔的一部分，一個確定雷管空腔的隔離盒，它緊挨著炸藥的表面，并在靠近上述炸藥表面處，位于彈殼的內壁與隔離盒之間，有一個預先成形的整體彈性密封圈，這樣當由于炸藥材料作用于密封圈上的壓力增加時，則在彈殼與隔離盒之間，通過密封圈起到更緊密封作用。
2.如權利要求
1所示的彈體是一個炮彈殼，則其內腔的直徑，在炸藥部分的上端，沿著離開炸藥的方向呈一個收斂的圓錐形。
3.如權利要求
1或2所要求的彈體中，其密封圈是一個由合成橡膠材料制成的，截面形狀為實心圓形或環形的整體密封圈。
4.如權利要求
1或2中所要求的彈體，其密封圈的橫截面可以由弓形的，人字形的，近似梯形的，近似u字形的，或近似G字形的當中進行選擇。
5.如權利要求
1所要求的彈體，其密封圈是一個具有倒V字形截面的唇邊形密封件，V字的兩只腳中靠近軸線的腳基本上與軸線平行，而另一只腳則與其成角度。
6.如權利要求
1或2或4的彈體中，其密封圈是帶輔助彈簧的。
7.如權利要求
6的彈體中，其密封圈的橫截面為近似u字形的并帶有輔助彈簧，該彈簧是具有近似u字形的橫截面的金屬結構，并安裝在密封圈近似u字的里面。
8.如權利要求
6的彈體中，其密封圈的橫截面為近似u字形的并帶有一個橫截面為近似倒V字形的輔助彈簧，安裝在密封圈的近似u字的里面。
9.如權利要求
6的彈體中，其密封圈的橫截面為近似G字形的，并有一螺旋形金屬彈簧安置在近似G字的兩只腳的中間。
10.如權利要求
6至權利要求
9的任何一項要求的彈體中，其密封圈是由具有長壽命的聚合物材料制成的。
11.如權利要求
10的彈體中，其所用的聚合物材料為聚四氟乙烯。
12.如在以上所述任何一項權利要求
的彈體中，其中包括一個表面鍍金屬層的墊片與密封圈結合使用。
13.如權利要求
12的彈體中，其表面鍍金屬層的墊片，安裝在密封圈與高爆炸烈度裝藥之間。
14.如權利要求
13的彈體中，其表面鍍金屬層的墊片是一種表面鍍金屬層的塑料。
15.如權利要求
14的彈體中，其表面鍍金屬層的墊片是一種表面鍍鋁的聚合物墊片。
16.如在上面所述權利要求
的任何一項要求的彈體中，其減震墊圈是安裝在密封圈與爆炸裝藥之間的。
17.如在權利要求
16的彈體中，其減震墊圈是安裝在具有杯形橫截面的表面鍍金屬層的塑料墊圈內。
18.一種對高爆炸烈度炸藥的密封方法如在上面所述權利要求
的任何一項要求的彈體中包括(ⅰ)由彈殼的開口處裝入一個預先成形的彈性密封封圈，置于靠近爆炸裝藥的空間內，(ⅱ)裝入一個確定引爆裝置空腔的隔離盒，安置在靠近裝藥而在密封圈未占據的部位上，在置入隔離盒之后，把事先安裝和定位的密封圈擠在彈殼內壁與隔離盒之間的空間內。
19.如權利要求
18所要求的方法中，密封圈的裝入與定位應放在隔離盒安放之前。
20.如權利要求
18或權利要求
19所要求的方法中，將隔離盒安裝在彈殼內的爆炸藥的表面上的孔內，以便將隔離盒定位。
專利摘要
一種爆炸炮彈包括一個彈體的殼體；一個裝填在彈體殼體內的一部分空間的高爆炸烈度裝藥；一個確定引爆裝置空腔的隔離盒，它靠近爆炸裝藥的表面；和一個安裝在靠近上述爆炸裝藥的表面，位于彈體殼體的內壁與隔離盒之間的預先成型的整體的彈性密封圈。其密封作用是當爆炸裝藥產生的作用在密封圈上的壓力增加時，則密封圈對彈體殼體與隔離盒之間起到更緊密封效果。
文檔編號F42C19/08GK86106578SQ86106578
公開日1987年4月29日 申請日期1986年10月17日
發明者弗雷德里克·邁爾斯·楊 申請人:英國皇家軍用品公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan