推入式基本藥管殘片留膛原因查找及解決措施

張新華， 趙彩蓮， 薛淑波， 宋 彬

(安徽紅星機電科技股份有限公司，合肥 231135)

【基礎理論與應用研究】

推入式基本藥管殘片留膛原因查找及解決措施

張新華， 趙彩蓮， 薛淑波， 宋 彬

(安徽紅星機電科技股份有限公司，合肥 231135)

推進式迫擊炮發射裝藥發射過程中可能出現基本藥管殘片留在膛內的故障，通過理論分析、實驗驗證，證明推入式基本藥管后退是導致殘片留膛的主要原因，基本藥管的紙管強度低是造成基本藥管后退的原因；基本藥管的紙管水分含量低是造成紙管強度低的原因；通過排查，找出了導致基本藥管后退的原因，并采取了針對性的措施，消除了基本藥管后退的隱患，解決了基本藥管殘片留膛問題。

關基本藥管殘片；留膛；原因；解決措施

目前，迫擊炮彈發射裝藥基本藥管從與彈尾的裝配方式來分，主要有推入式和螺紋旋入式兩大類。推入式基本藥管采用基本藥管的紙管脹包與彈尾孔過盈配合進行裝配，螺紋旋入式基本藥管采用螺紋聯接方式與彈尾裝配。

贠來峰等[1]從發射藥床破碎導致發射安全性問題的角度出發,指出用基于起始負壓差和敏感度試驗的壓力波安全性標準評定發射裝藥發射安全性的依據不充分,而且可操作性差。金志明等[2]從實驗和理論研究的兩個方面,介紹膛內壓力波研究的歷史及狀況，并著重對壓力波的產生機理、定量描述、數值模擬和抑制技術等幾個方面進行比較詳細的綜述。孫華等[3]介紹了紙制基本藥管因尾管壓力升高而出現的現象，分析了出現上述現象的原因，并探討了應對措施和改進方法，保證了高尾管壓下發射裝藥作用可靠性。柳維旗等[4]介紹了一種用傳感器測量迫擊炮彈基本藥管輸出壓力的方法。黃平等[5]指出利用傳感器測定迫彈尾管壓的新技術,對分析、解決正樣機階段由于尾管壓不穩定造成彈尾尾管炸裂故障發揮了重要作用，為該裝藥結構的優化設計提供了重要的理論支撐。邱從禮等[6]研究了某型迫擊炮彈基本藥管發射安全性的評估方法。董亮等[7]應用數值積分法計算了各種千擾因素對迫彈彈道的影響。徐勁祥等[8]利用發射裝藥擠壓破碎模擬試驗裝置,對發射藥藥床進行了系列擠壓試驗,對不同發射藥樣品進行了密閉爆發器試驗，研究了其擠壓破碎發射的密閉爆發器燃燒規律。金志明等[9]通過國內外大量膛炸事故的破壞狀況與膛炸原因的統計分析,對各種膛炸模式的膛炸原因與機理作了詳細分析。贠來峰等[10]研究某平衡拋射的單兵反裝甲武器發射裝藥的發射安全性評估方法。

某型迫擊炮發射裝藥采用專用推入式基本藥管。在某次發射試驗中，出現了基本藥管殘片留在炮膛內的故障現象，導致下一發迫擊炮彈不能正常裝填、射擊，嚴重影響了射擊速度，并存在安全隱患。本文對基本藥管留膛原因進行了分析，找出具體原因，并采取措施加以解決。

1 推入式基本藥管結構及作用原理

1.1 結構設計

該基本藥管主要由底火、管座、紙管、點火藥盒、支撐架、中心管、管藥、封口墊圈、封口墊等組成,見圖1。

1.封口墊；2.封口墊圈；3.管藥；4.中心管；5.支撐架；6.點火藥盒；7.紙管(內紙管、外紙管)；8.管座(外銅座、內銅座、塞墊、保護罩)；9.底火

圖1 基本藥管結構示意圖

1.2 作用原理

該基本藥管的作用原理：迫擊炮閂擊針擊發底火，點燃點火藥盒，形成點火壓力，通過中心管點燃基本藥管管藥，并通過基本藥管紙管和迫彈彈尾尾管的噴孔形成尾管壓力，點燃附加裝藥，使迫擊炮彈獲得發射動能。基本藥管的中心管的作用是調整尾管壓力，使彈尾所承受的尾管壓力上下基本平衡，見圖2。

圖2 迫擊炮、彈及基本藥管作用原理示意圖

2 故障原因分析

留在膛內的發射裝藥基本藥管的殘片主要是中心管、支撐架、管座、塞墊、紙管等零部件殘片(圖3)。

圖3 發射裝藥基本藥管留在膛內的殘片

從基本藥管殘片中觀察，管座底部中心有底火殼殘體，外銅座、內銅座、塞墊和保護罩無擊穿現象。經測量，管座剪斷處為彈尾膨脹槽處，如圖4所示。

圖4 基本藥管管座剪斷位置圖

經分析，基本藥管管座在此位置剪斷有兩種可能：管座強度低，尾管壓力將管座剪斷；管座退出彈尾剪斷。

為了驗證管座強度低是不是造成故障原因，將管座外銅座厚度變薄，減小管座抗剪強度，進行擊發試驗，結果造成管座留膛，但留膛的管座形狀較完整，與實際故障管座殘體形狀明顯不同，見圖5。

圖5 管座外銅座強度低留膛的管座形狀

為了驗證管座退出彈尾會不會造成管座剪斷，將基本藥管分別退出彈尾4 mm(管座剪斷處與彈尾端面對齊)進行擊發試驗，結果造成管座留膛，留膛的管座形狀與實際故障管座殘體一致，如圖6所示。

上述兩項試驗結果表明：管座強度低不是造成故障的原因，而基本藥管管座后退，退出彈尾后剪斷是造成故障的原因。

故障批基本藥管擊發后基本藥管有正常和后退兩種狀態，正常作用的基本藥管完好、孔形規整，而基本藥管后退的紙管均不同程度的出現藥管橫斷、重疊孔、豎裂的現象。見圖7、圖8。后退的基本藥管紙管發干、較脆，經分析，紙管水分含量較低。

圖6 基本藥管分別退出彈尾擊發前后圖

圖7 正常基本藥管狀態

圖8 后退基本藥管狀態

3 故障機理分析

推入式基本藥管裝配時，將基本藥管推入彈尾到位，通過基本藥管脹包與彈尾內徑的過盈配合，使基本藥管卡在尾管內。發射時，擊針撞擊底火，點燃黑火藥和管藥，形成點火壓力，此時基本藥管管殼受到軸向反作用力(與彈丸運動方向相反)和徑向壓力的作用。徑向壓力使基本藥管的管殼緊貼尾管內壁，產生摩擦力，當摩擦力大于軸向反作用力時，藥管不產生后退；隨著火藥氣體壓力的增大，外銅座膨脹嵌入尾管膨脹槽內產生阻力,與摩擦力共同作用，阻止了基本藥管后退(圖9)。

如果徑向壓力過低，不能使基本藥管的管殼緊貼尾管內壁，也不能使外銅座及時嵌入尾管膨脹槽內并產生足夠的阻力，會導致基本藥管后退。

圖9 基本藥管作用受力示意圖

造成徑向壓力過低的原因是紙管強度低，紙管沖開彈尾尾孔的壓力相應變低，使基本藥管紙管與尾管內壁產生的摩擦力小于軸向反作用力，同時因壓力較低，外銅座不能及時有效脹入膨脹槽內，造成了基本藥管后退。紙管水分含量對基本藥管紙管強度有明顯影響。

4 驗證試驗

為了驗證紙管水分含量對基本藥管作用的影響，使用不同紙管水分含量的基本藥管進行了擊發試驗，試驗結果見表1。

表1 不同紙管水分含量基本藥管擊發試驗結果

試驗結果表明：基本藥管紙管水分含量低時基本藥管作用后有明顯后退的現象，低溫后退較常溫明顯；基本藥管紙管水分含量大于5.0%時，則無后退現象。

為了測試基本藥管后退對尾管壓力的影響，將基本藥管正常裝入彈尾狀態和后退4 mm狀態進行尾管壓力測試(圖10)，結果對比見表2。

圖10 基本藥管裝入彈尾正常狀態(a),基本藥管凸出彈尾4 mm狀態(b)

表2 正常基本藥管和后退4 mm基本藥管尾管壓力測試結果對比表

發序基本藥管正常狀態尾管壓力/MPa上測壓點下測壓點基本藥管后退4mm尾管壓力/MPa上測壓點下測壓點1101.585.465.2138.4280.270.170.3125.7384.6110.868.7140.6487.298.882.4126.1593.593.564.698.8698.090.881.3120.6788.781.661.1110.2平均90.590.170.5122.9

可以看出，基本藥管在正常狀態下，上、下兩測壓點壓力較為平衡、穩定。當基本藥管后退4 mm后，上、下兩測壓點壓力差別變大，上測壓點壓力變小，下測壓點壓力變大，超出管座外銅座所能承受的理論抗剪能力(122 MPa)，同時管座后退，造成管座脫離彈尾內孔保護，造成管座剪切留膛。

5 故障原因及預防措施

5.1 基本藥管后退原因

故障原因分析和驗證試驗表明，紙管水分含量低導致紙管強度低；紙管強度低導致的開孔壓力低，使基本藥管紙管與尾管內壁產生的摩擦力小于軸向反作用力，外銅座不能及時有效脹入膨脹槽內，造成了基本藥管后退，脫離了彈尾內孔保護；基本藥管后退打破了尾管壓力的平衡，使管座受到的壓力異常升高，超出管座承受能力，管座被剪斷，最終導致基本藥管殘片留膛的故障。

5.2 解決措施

為了提高紙管的強度，控制紙管水分含量在6.0%～9.0%之間。在裝配前須對管殼進行水分分析，分析結果應符合要求；裝配過程中須重點控制裝配工房的溫、濕度，避免紙管在裝配過程中水分揮發；保證基本藥管包裝物的密封性能，使基本藥管在貯存過程中紙管的水分含量不降低。

同時，也要加強外銅座強度的控制，使其強度適中，既要能夠及時嵌入槽內，也要有足夠的抗剪強度。

6 結論

本文對推入式基本藥管留膛原因進行了分析以及試驗驗證，表明基本藥管后退使銅座處壓力異常升高是造成殘片留膛的原因；基本藥管的紙管強度低是造成基本藥管后退的原因；基本藥管的紙管水分含量低是造成紙管強度低的原因。綜上所述，通過采取控制紙管水分含量的措施能夠解決推入式基本藥管殘體留膛問題。

[1] 贠來峰，芮筱亭，王浩，等.對發射裝藥引起膛炸機理的討論[J].兵工學報，2007，28(2):153-157.

[2] 金志明.火炮膛內壓力波研究述評及展望[J].彈道學報，1991(3):15.

[3] 孫華，潘會平.迫彈發射裝藥高尾壓下紙制基本藥管結構特點探討[J].機械管理開發，2010(2):30.

[4] 柳維旗，陳明華，許愛國，等.迫彈基本藥管輸出壓力測試方法研究[J].火工品，2008(4):45-47.

[5] 黃平，孫耀琪，史初蕾.迫擊炮彈發射裝藥尾管壓檢測方法研究[J].國防技術基礎，2005 (3):22-23.

[6] 邱從禮，侯日升.迫擊炮彈基本藥管低溫發射安全性分析[J].彈箭與制導學報，2012，32(4):134-136.

[7] 董亮，王宗虎.迫擊炮炮彈近彈原因的探討[J].彈箭與制導學報，1984(4):9.

[8] 徐勁祥.發射裝藥擠壓破碎對燃燒規律的影響 [J].火炸藥學報，2007，30(3):69-71.

[9] 金志明，翁春生，張國強.膛炸模式及其機理分析[J].兵工學報，2001，22(4):448-451.

[10]熊曉莉,黃誠,耿嘎,等.乙醇對硝酸錳熱分解的影響[J].重慶工商大學學報：自然科學版，2014，31(2)：70-73.

[11]贠來峰，芮筱亭，陳濤.一種平衡拋射單兵反裝甲武器發射裝藥低溫發射安全性分析[J].兵工學報，2010，31(4):429-433.

(責任編輯 唐定國)

Reason and Solution of Push Type Ignition Cartridge Pieces of Projectile Stayed in Bore

ZHANG Xin-hua， ZHAO Cai-lian， XUE Shu-bo， SONG Bin

(Anhui Hongxing Electrical Technology Co., Ltd., Hefei 231135, China)

Pusher mortars might have breakdown of having basic medicine pipe pieces stay in the chamber during launch charging process. Through the analysis and validation, we proved that push type ignition cartridge back is the main reason that leads to the projectile stay of pieces in bore and low basic medicine tube paper tube strength is the cause of basic medicine’s back. Through screening, we find out the cause of the back of ignition cartridge and took corresponding measures to eliminate the hidden danger of the ignition cartridge’s back. Finally, the problem of ignition cartridge pieces of projectile stayed in bore was solved.

basic medicine pipe pieces; stayed in bore; reason; countermeasure

2015-02-10

張新華(1970—)，男，工程師，主要從事發射裝藥和彈藥裝置研究。

10.11809/scbgxb2015.08.040

張新華，趙彩蓮，薛淑波，等.推入式基本藥管殘片留膛原因查找及解決措施[J].四川兵工學報，2015(8):162-165.

format:ZHANG Xin-hua，ZHAO Cai-lian，XUE Shu-bo，et al.Reason and Solution of Push Type Ignition Cartridge Pieces of Projectile Stayed in Bore[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(8):162-165.

TJ410.3+44

A

1006-0707(2015)08-0162-04