[發明專利]一種通過增加氣泡體積提高浮動能力的機械融合裝置

有效

• 申請號: 202110360959.6
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113188381B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 許志峰;郭雙鋒;賈林;袁寶慧
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: F42B33/02
• 分類號: F42B33/02
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

本發明公開了一種通過增加氣泡體積提高浮動能力的機械融合裝置，漸開線刮板位于體爆轟戰斗部的拋撒裝置上端，漸開線刮板的第二曲線條上端與體爆轟戰斗部的第一內法蘭下端面接觸，漸開線刮板的第二圓柱形凸臺下端與體爆轟戰斗部的第一內法蘭上端面接觸；本發明設計了漸開線刮板，上端蓋板下端的氣泡與漸開線刮板接觸后，既受到環向逆時針運動的力，又受到徑向向內的力，徑向力使得氣泡向中心移動，氣泡移動至裝藥口處向上排出；環向力使得氣泡環向運動并與相鄰的氣泡融合，在浮力作用下運動至裝藥口并排出。

技術領域

本發明屬于機械融合裝置技術領域，涉及一種提高浮動能力的機械融合裝置，特別涉及一種通過增加氣泡體積提高浮動能力的機械融合裝置。

背景技術

體爆轟戰斗部內部裝填高能燃料，通過炸藥爆炸拋撒驅動作用，高能燃料被拋撒到空氣中，高能燃料與空氣混合，形成大范圍的活性云團，再經炸藥二次起爆，活性云團產生體爆轟，是威力最大的武器之一。隨著對威力的不斷提升，體爆轟戰斗部的重量已經發展至十噸級。

體爆轟戰斗部爆炸威力的提高主要依賴于內部裝填燃料能量的提高，貴大勇等人在文獻“高威力FAE液態燃料的優化選擇”(火炸藥學報，2016年，第3期14頁)中報道：在液態燃料中加入金屬粉末，液相燃料與金屬粉末混合后形成固液相混合燃料，由于金屬粉末熱值很高，可以大幅度提高體爆轟戰斗部內部燃料的能量。

由于固液相混合燃料不能相互溶解，而且各組分密度不同，在重力作用下，固液相混合燃料中密度較大的燃料會沉降到下部，密度較小的燃料會上升到上部。一旦分層，導致體爆轟戰斗部的威力大幅度下降，同時導致戰斗部質心偏移對目標的命中精度降低。為了解決固液相混合燃料在重力作用下分層的問題，在固液燃料和液相燃料混合過程中，加入凝膠劑，使得固液燃料和液相燃料凝膠化。凝膠化后的狀態為粘稠狀，凝膠化固液相混合燃料不再發生分層。

戰斗部實際裝填凝膠化固液相混合燃料時，先在攪拌混合設備上，將固相燃料、液相燃料和凝膠混合均勻，形成凝膠化固液相混合燃料后，再往戰斗部殼體里裝填。戰斗部重量15～17噸，戰斗部直徑3.5～3.7米，裝藥口位于戰斗部最上端中心，拋撒裝置下端與戰斗部端蓋連接，拋撒裝置上端與端蓋距離為70～75毫米，裝藥口直徑0.6～0.8米，往戰斗部殼體里裝填燃料的過程中，凝膠化固液相混合燃料從外往里流動，戰斗部殼體里的空氣從里向外排出，空氣和凝膠化固液相混合燃料發生對流運動，空氣不可避免的將會進入凝膠化固液相混合燃料內部，由于燃料為粘稠狀，燃料粘度很大，空氣進入燃料以后，以氣泡的形式懸浮在凝膠化固液相混合燃料中。

為了將氣泡排出，常采用的方法是將體爆轟戰斗部加熱，加熱后凝膠化固液相混合燃料粘度降低，氣泡所受的浮力超過燃料對氣泡的粘性力，氣泡可以逐漸上升，理想狀態下，氣泡可以從裝藥口排出。但氣泡上升至體爆轟戰斗部的最上端后，氣泡與體爆轟戰斗部的上端蓋板接觸，氣泡附著在上端蓋板的下表面，張洋等人在文獻“壁面約束對裙帶氣泡動力學的影響”(力學學報，2017年9月，第49卷第5期1050頁)中報道：流體內氣泡接觸到殼體內壁面后，氣泡的運動會受到明顯的阻力。上端蓋板的下表面對氣泡具有較大的吸附力，導致氣泡無法自動向裝藥口移動，而且十噸級戰斗部重量較大，無法通過震動或者翻滾使內部氣泡移動，而且前端蓋板面積較大，吸附的氣泡體積較大。由于氣泡在燃料中受到的浮力與其尺寸的三次方成正比，氣泡在燃料中受到的粘性力與其尺寸的二次方成正比，因此，氣泡尺寸越大，其受到的浮力與粘性力的比值越大，越容易移動，郭容等人在文獻“黏性流體中單氣泡的運動特性”(高校化學工程學報，2009年12月，第23卷第6期917頁)中報道：氣泡的尺寸越大浮動能力越強，越容易從裝藥口排出。而燃料的粘度很大，氣泡相互融合很難，氣泡的尺寸受到限制，通過浮動從燃料中排出的難度較大。一旦氣泡留存在凝膠化固液相混合燃料中，空氣占據了燃料的裝填空間，燃料裝的量減少，戰斗部內部的總能量降低，影響戰斗部爆炸后威力。空氣中含有氧氣，氧氣和燃料接觸，當溫度較高時，有燃燒的風險，一旦燃燒將會發生爆炸，造成無法挽回的損失。

發明內容