一种含前抛结构的跨介质入水子弹

1.本发明涉及子弹入水降载领域，具体涉及一种含前抛结构的跨介质入水子弹。


背景技术：

2.子弹从空气进入水中是一个典型的跨介质运动问题，子弹跨越气-水界面的过程具有强非线性和高度非定常性。一旦子弹头部接触水面，其周围的水体就会被排开，水体产生径向流动形成流场；同时，子弹头部受到水体的反作用力，产生极高的入水载荷。子弹入水时受到的高冲击载荷不仅会导致子弹的弹道失稳，而且会使其内部器件失效、整体结构变形甚至折断，严重影响其作用能力。
3.经过对子弹等跨介质入水运动特性的分析，研究人员发现子弹的入水过程是从子弹头部接触水面到子弹完全沾湿结束，可以分为冲击波形成、流动形成、空泡敞开、空泡封闭、空泡溃灭、全沾湿六个阶段；其中，子弹在冲击波产生和流动形成两个阶段承受的载荷最大。为此，研究人员提出了优化弹体头型、安装缓冲头罩、加装头部空化器等降载方法。
4.在子弹头部增加前抛结构，可以在子弹入水前利用前抛结构产生入水空泡、形成水体流动，这样，子弹入水撞上前面形成的含空泡水体，即可大大降低子弹的入水载荷。
5.目前对于采用含前抛结构形式降低子弹入水载荷的方法尚未有专利提出。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种含前抛结构的跨介质入水子弹，利用提前释放的前抛结构入水冲击使静止的水体产生空泡、形成流动，随后主弹体入水撞击含空泡的流动水体，相较于其撞击静止水体，入水载荷大大降低，实现了主弹体入水降载的目的。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种含前抛结构的跨介质入水子弹，包括前抛结构、分离连接装置和主弹体。
8.前抛结构为半球体与圆柱体的结合形式，以获得良好的气动外形；内部从后端挖出一个空心圆台，并加工有前抛结构螺纹孔，便于与分离连接装置连接；前抛结构上设计有四个销钉安装口，便于与主弹体连接。
9.分离连接装置包括弹射筒和底座。弹射筒是分离连接装置的核心部件，包括筒体、止动销、药室、火药、钝感点火器、活塞、密封圈、金属衬套。筒体呈圆柱形，前部加工有筒体前部螺纹，后部加工有筒体后部螺纹。筒体内侧设有止动销，控制活塞运动的行程。药室内安装有钝感点火器，火药压装成柱状放入药室。活塞环向安装有密封圈，密封火药燃气，保证做功的有效性。金属衬套前段呈圆锥形，后段呈圆柱形，置于活塞和筒体外侧，起到保护二者的作用。底座分前段和后段，前段呈中空圆柱形，内部加工有底座螺纹孔；后段呈圆弧形，与主弹体头部紧密接触。
10.主弹体上有四个预留凹槽，便于与前抛结构连接。
11.筒体前部螺纹与前抛结构螺纹孔配合，使弹射筒与前抛结构紧密连接；筒体后部螺纹与底座螺纹孔配合，使弹射筒与底座紧密连接。销钉依次穿过前抛结构的销钉安装口
与主弹体上的凹槽，使前抛结构与主弹体连接牢固，并使底座与主弹体头部紧密接触。
12.有益效果：
13.与现有技术相比，本发明的优点有：在主弹体前部增加前抛结构，可有效降低主弹体入水受到的冲击载荷，避免了主弹体头部及其内部器件的损伤；抛弃了传统减速降载的方法，减少了减速机构，主弹体高速入水降低了其被拦截的概率。
附图说明
14.图1为一种含前抛结构的跨介质入水子弹结构示意图；
15.图2为前抛结构示意图；
16.图3为主弹体示意图；
17.图4为底座示意图；
18.图5为弹射筒示意图。
19.图中，1-前抛结构，2-分离连接装置；3-主弹体，4-弹射筒，5-底座，6-销钉，7-前抛结构头部，8-前抛结构尾部，9-销钉安装孔，10-前抛结构螺纹孔，11-凹槽，12-底座前段，13-底座螺纹孔，14-底座后段，15-筒体前部螺纹，16-金属衬套，17-止动销，18-筒体，19-密封圈，20-筒体后部螺纹，21-钝感点火器，22-火药，23-药室，24-活塞。
具体实施方式
20.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
21.本发明提供了一种含前抛结构的跨介质入水子弹由三部分组成，分别为前抛结构1、分离连接装置2和主弹体3，通过螺纹和销钉分别将其连接。在主弹体3入水前，使前抛结构1率先入水产生空泡，形成水体流动，随后主弹体3入水，此时入水载荷可大为降低。
22.前抛结构1由半球形前抛结构头部7与圆柱形前抛结构尾部8组成，圆柱形尾部中空，加工有前抛结构螺纹孔10，便于与分离连接装置2连接。
23.分离连接装置2包括弹射筒4和底座5。弹射筒4分为金属衬套16、筒体18、止动销17、活塞24、密封圈19、药室23、火药22和钝感点火器21。金属衬套16安装在活塞24和筒体18外侧，保护活塞24和筒体18不被损坏。筒体18前后两端加工有螺纹，经筒体前部螺纹15与前抛结构1连接，经筒体后部螺纹20与底座5连接。火药22被压制成柱状放入药室23内，药室23内的钝感点火器21将火药22点燃，产生火药燃气。活塞24和筒体18间装有密封圈19，封闭火药燃气，在火药燃气作用下推动前抛结构1前移，剪断销钉6，使前抛结构1与主弹体3分离；筒体18内侧的止动销17可控制活塞24的行程，使前抛结构1带动底座5一起脱离。底座前段12为中空圆柱，底座后段14呈圆弧形，中空圆柱内部加工有底座螺纹孔13，便于与弹射筒4连接；底座后段14圆弧的曲率与主弹体3头部曲率匹配，使底座5与主弹体3紧密接触，并对主弹体3头部有保护作用。
24.主弹体3上预设有四个凹槽11，与前抛结构1的销钉安装孔9相配，通过销钉6将主弹体3和前抛结构1连接在一起。
25.图1中，一种含前抛结构的跨介质入水子弹由前抛结构1、分离连接装置2和主弹体3组成。分离连接装置2由弹射筒4、底座5组成。前抛结构1与主弹体3用销钉6连接。
26.图2中，前抛结构1由前抛结构头部7、前抛结构尾部8组成，前抛结构尾部8内部中
空，加工有前抛结构螺纹孔10，与弹射筒4连接；前抛结构尾部8有销钉安装口9。
27.图3中，主弹体3上开有四个凹槽11，便于销钉6安装。
28.图4中，底座5由底座前段12、底座后段14组成，底座前段12内部有底座螺纹孔13，便于与筒体后部螺纹20连接。
29.图5中，弹射筒4由筒体前部螺纹15、金属衬套16、止动销17、筒体18、密封圈19、筒体后部螺纹20、钝感点火器21、火药22、药室23、活塞24组成。
30.本发明的装配和连接关系为：一种含前抛结构的跨介质入水子弹包括前抛结构1、分离连接装置2和主弹体3。将钝感点火器21安装在药室23内，再将压装好的火药22装入药室23中；随后将套有密封圈19的活塞24装入筒体18内，接着将金属衬套16套在活塞24和筒体18外侧，完成弹射筒4的装配与连接；将筒体后部螺纹20旋入底座螺纹孔13内，使弹射筒4和底座5紧密连接；将前抛结构1通过前抛结构螺纹孔10旋入筒体前部螺纹15，使弹射筒4和前抛结构1连接；最后，将前抛结构1的销钉安装口9和主弹体3上的凹槽11相对，用销钉6固连。
31.本发明具体过程和工作原理说明如下：
32.当一种含前抛结构的跨介质入水子弹飞行至预定高度时，弹射筒4的钝感点火器21点燃火药22，产生高压燃气推动活塞24开始运动，使前抛结构1开始前移，剪断销钉6，实现前抛结构1和主弹体3的分离。活塞24运动至止动销17时不再前移，前抛结构1带动底座5一起向前运动，实现分离连接装置2与主弹体3的分离。前抛结构1和分离连接装置2率先入水，产生空泡，形成水体流动，随后主弹体3入水。
33.综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种含前抛结构的跨介质入水子弹，其特征在于，包括：前抛结构(1)、分离连接装置(2)和主弹体(3)；前抛结构(1)具有良好的气动外形，通过前抛结构螺纹孔(10)与分离连接装置(2)的筒体前部螺纹(15)配合，使分离连接装置(2)与前抛结构(1)紧密连接；销钉(6)依次穿过前抛结构(1)的销钉安装口(9)与主弹体(3)上的凹槽(11)，使前抛结构(1)与主弹体(3)连接牢固，并使分离连接装置(2)与主弹体头部紧密接触。2.如权利要求1所述的一种含前抛结构的跨介质入水子弹，其特征在于，所述前抛结构(1)由前抛结构头部(7)、前抛结构尾部(8)组成；前抛结构头部(7)呈半球形，前抛结构尾部(8)呈圆柱形，内部中空，加工有前抛结构螺纹孔(10)，与弹射筒(4)连接；前抛结构尾部(8)有销钉安装口(9)。3.如权利要求1所述的一种含前抛结构的跨介质入水子弹，其特征在于，所述分离连接装置(2)由弹射筒(4)和底座(5)组成；所述弹射筒(4)由筒体前部螺纹(15)、金属衬套(16)、止动销(17)、筒体(18)、密封圈(19)、筒体后部螺纹(20)、钝感点火器(21)、火药(22)、药室(23)、活塞(24)组成；筒体(18)呈圆柱形，前部加工有筒体前部螺纹(15)，后部加工有筒体后部螺纹(20)；钝感点火器(21)安装在药室(23)内，火药(22)压装成柱状装入药室(23)中；筒体(18)和活塞(24)间装有密封圈(19)，封闭火药燃气；筒体(18)内侧设有止动销(17)，控制活塞(24)运动的行程；金属衬套(16)前段呈圆锥形，后段呈圆柱形，置于活塞(24)和筒体(18)外侧；所述底座(5)由底座前段(12)、底座后段(14)组成，底座前段(12)呈中空圆柱形，内部有底座螺纹孔(13)，便于与筒体后部螺纹(20)连接，底座后段(14)呈圆弧形，与主弹体(3)头部紧密接触。4.如权利要求1所述的一种含前抛结构的跨介质入水子弹，其特征在于，所述主弹体(3)上开有四个凹槽(11)，与前抛结构(1)的销钉安装孔(9)相配，便于销钉(6)安装。

技术总结
本发明公开了一种含前抛结构的跨介质入水子弹，利用提前释放的前抛结构冲击静止水体使之产生空泡，使水体流动，主弹体随后撞击含空泡的流动水体，相较于直接撞击静止水体，入水载荷大大降低；属于子弹入水降载领域；本发明所述的一种含前抛结构的跨介质入水子弹由前抛结构、分离连接装置和主弹体三部分组成，分别通过螺纹和销钉相连接；本发明利用火药燃烧产生的高压燃气推动活塞运动，使前抛结构前移进而剪断销钉，实现前抛结构和主弹体的分离；活塞被推动至止动销处停止运动，前抛结构带动底座一起向前运动；前抛结构和分离连接装置率先入水，产生空泡并形成水体流动，主弹体随后撞击流动水体，达到了高速跨介质入水降载的效果。的效果。的效果。


技术研发人员：魏继锋 李新菊 胡英娣
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/10/11