一种采用液体发射药的无弹壳自动武器实现方法技术

一种采用液体发射药的无弹壳自动武器实现方法。该类武器以步进电机驱动实现弹头装填及燃烧室闭锁，利用弹头和固定式柱塞实现燃烧室气密；采用分离式双元液体火药（氧化剂和燃烧剂）为发射药，通过恒压调节器维持恒定的发射药喷射压力，由电子火控单元（EFCU）控制电磁阀的开启时长而精确控制混合药喷射量，通过柱塞上的喷孔完成火药喷射，由电子点火器引燃发射药完成弹头的发射。EFCU的使用使得该类武器可轻易地同时实现单发、多发、连发以及空包弹和枪榴弹发射的功能；可调节发射威力以到达最优杀伤效果；可主动进行内弹道的修正而保障外弹道的稳定；可在单发模式下达到优于栓动武器的射击精度，也可连发实施火力压制。

【技术实现步骤摘要】
一种采用液体发射药的无弹壳自动武器实现方法
本专利技术涉及武器、火药、机电及嵌入式设备软硬件开发相关的技术，特别涉及武器自动控制、液体火药的使用及无弹壳武器的实现相关技术。
技术介绍
当今枪械和小口径火炮所使用的子弹都是采用弹头和弹壳一体封装的形式，其中弹壳的作用不可或缺。弹壳起着封装发射药粉末、包裹弹头、固定底火、弹膛气密以及带走部分热量起着降温的作用。但是弹壳也带来了很大的困扰，比如：铜质弹壳造成了极大的资源浪费；弹壳重量占了子弹一半多的比例，限制了士兵的弹药携带数量；抛壳以及可以左右切换的需求使得枪械结构更加复杂。以北约5.56×45毫米口径弹药来说，该类子弹单颗重量约在11.8克左右，其中弹头重量约4.02克（62格令），弹壳重量约6.16克（95.1格令），而火药的重量大致在1.6克（24.5格令）左右。由此可见，子弹的重量有52.2%是由弹壳占据。以一个士兵战斗出勤时弹药最大负重10公斤为例，考虑到弹匣重量，一个士兵大约可以携带660发5.56毫米的子弹，这些子弹总重量大约在7.8公斤左右，而其中有4.06公斤是弹壳的重量。由于弹壳的存在，相关武器都必须实现抛壳动作。对于多数枪械，大多设计时采用右侧抛壳，高温的弹壳不仅对身边战友造成干扰，还对于一些习惯使用左手的射手本人可能造成更大的困扰，这个困扰在无托枪械里则会表现的更加突出，很多枪械不得不额外设计出可以将抛壳进行左右切换的机构。除了高温铜壳带来的困扰以外，由于抛壳窗离射手距离近，火药的烟雾及残留燃气也会给射手带来一些干扰。基于固体火药的枪炮专利技术至今已数百年，目前大规模装备的枪械还是基于机械、火药方式的。为了满足半自动或全自动射击的需要，现代枪械大都利用火药燃气的能量来实现抛壳和上膛，在设计中很难精确地利用火药燃气的能量完成下一次的循环，为了满足可靠性的要求，只能过度利用燃气能量用十分猛烈的方式完成抛壳、复进上膛动作。这样既降低了火药的利用效率，又影响了射击的精度。由于机械构造的局限性，在一把枪上很难满足即可全自动射击又可高精度狙击的需求，导致目前狙击步枪为了满足精度的要求不得不采用栓动结构或者勉强采用半自动结构。如今液体火药已经被广泛应用于矿山、海洋工程的作业、军事工程爆破以及特殊工程爆破的领域。液体火药具备高流动性、爆热高、体积能量好以及安全的优点。其中双元非自燃液体火药非常适合枪械的安全要求，通过压力喷射注入燃烧室混合后才能形成可燃爆的混合炸药。双元液体火药中氧化剂可以选择硝酸、四氧化二氮、过氧化氢、以及过硝酸胺（）等等，燃料可以是十氢化萘、煤油（JP4）以及异辛烷和异丙醇（ZPA）等等。液体燃料粘性小、易雾化、雾化直径小，非常利于混合、燃烧和蒸发。此外，液体燃料体积随温度变化小，流量可以精确控制，容易满足内弹道稳定性的要求。液体火药具备良好的流动性，因此液体火药可以通过压力注入到燃烧室完成火药的装填。对于装甲车辆或其它机械化载具而言，由于有充足的动力，其液体火药可以采用常压装载，再通过高压泵输送到压力调节器。由于燃料和氧化剂分离，这样也可以尽量地提高火药存储的安全性，可以极大地避免弹药殉爆发生。另外，液体本身有着较高的比热以及良好的热传导性，其对燃烧室可以起到很好的降温效果，可以有效的防止燃烧室和机匣部分过热。电子火控单元（EFCU）的功能和汽车使用的引擎控制单元（ECU）的工作原理十分接近，且枪械对EFCU远不如发动机对ECU有那样高的速度要求。参考当今主流单兵枪械的性能，枪械在全自动火力模式射速达到400～900发/分钟左右可满足战场的需求；在多连发火力模式下，战斗射速到达80～120发/分钟左右即可满足需求。通过单片机、存储器、电源模块、数模转换模块可以非常容易的实现满足于武器系统需要的电子火控单元（EFCU）。结合开关器件、传感器、电磁阀、指示灯以及步进电机可以很好的实现基于液体火药的无弹壳武器。基于当今枪炮及弹药局限性，本专利技术提供了一种采用液体火药的无弹壳武器思路，使得在同等负重条件下战斗人员的弹药携带量可以得到极大提高，与此同时还可以满足对武器系统精度和火力的双重要求，这类武器系统可以大大节约对铜材这类的贵重金属的消耗，使得射击成本大大降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种采用液体火药，利用电动方式进行自动循环完成弹头上膛闭锁，利用电子点火点燃火药完成发射，可以替代传统机械火药式武器的系统。为了解决上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种利用电动方式实现枪机自动往复及闭锁的方法，该方法包括：以电池供给能量，通过步进电机驱动实现枪机自动往复完成弹头装载、枪机闭锁动作；步进电机驱动轴和活动零件之间的正时构造、零件模块化及免工具组装。一种采用燃烧室进行直线往复运动实现弹头自动装载的方法，该方法包括：以燃烧室作为运动部件，旋转锁直接驱动燃烧室在枪匣内部沿着弹膛轴线做直线往复运动；利用燃烧室的直线往复运动实现弹头的装载；确定弹匣、弹头和燃烧室之间的空间几何关系，确定燃烧室、弹膛结合部位的锥面形状，使得弹头在燃烧室锥头的挤压下可以自行进入弹膛完成装载。一种实现弹膛和燃烧室气密锁止的方法，该方法包括：燃烧室和弹膛结合面之间采用凸凹圆锥面嵌套贴合，燃烧室向前运动到停止点时其前端和弹膛贴合形成气密条件，燃烧室前端使用弹塑性较高的材料进行制造，在高压力下发生弹性变形可以使其更好地贴合弹膛锥面，其中燃烧室前端采用凸圆锥面，弹膛采用凹圆锥面；通过采用旋转锁的方式锁定燃烧室，在锁定后使得燃烧室不再可以沿着轴向前后移动从而实现闭锁。一种利用弹头锥形尾端部分伸入燃烧室实现燃烧室前端气密的方法，该方法包括：在燃烧室锥端将弹头压入弹膛的同时，弹头尾端可以部分伸入到燃烧室的燃气出口内部封堵住燃烧室燃气出口为后续的火药喷射形成一定的气密条件，避火药喷射进入弹膛。一种通过固定式柱塞实现燃烧室尾端气密的方法，该方法包括：采用圆柱形柱塞实现燃烧室后端的气密，柱塞通过螺纹固定在机匣上，燃烧室尾端套在柱塞外如同气缸一样可以沿着轴向滑动，彼此间采用间隙配合并维持一定的气密条件；柱塞需要可以承受火药爆炸后产生的压力。一种通过固定式柱塞完成火药喷射和点火的方法，该方法包括：沿着柱塞轴向有加工深孔，该类孔被用来安装点火器和作为燃料喷射孔。一种针对液体火药流动易泄漏的特性，将喷射和点火进行联动的方法，该方法包括：通过EFCU实现火药喷射和点火联动，在紧随燃料和氧化剂喷射之后，点火器进行点火燃爆火药完成发射；将联动耗时控制在人类反应速度以内，避免出现射击延迟。一种实现单发精确射击的设计方法，该方法包括：在单发模式下，每次射击后EFCU会缺省的进行适当延时，确保弹头已发射出，然后再控制枪机完成弹头上膛和闭锁，然后再进入到等待下一次扳机触发指令的状态。当扳机再次触发，EFCU将给出燃料和氧化剂喷射和点火的联动信号，该联动对射击精度的影响将小于传统击针撞击底火的影响。一种实现高速射击需求的设计方法，该方法包括：在多连发和连发火力模式下，枪机会连续进行往复循环完成上膛闭锁动作，期间EFCU根据步进电机脉冲信号进行参考同给出火药喷射和点火的指令；在高速连续进行的每一次上膛、闭锁、火药喷射和点火循环过程中，确保燃烧室有一个时间片段处于静止闭锁状态，同时在该时间段内完成火本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用电动方式实现枪机自动往复及闭锁的方法，其特征在于，该方法包括：采用电动方式驱动枪机自动往复实现弹头装载、枪机闭锁动作；驱动动力采用旋转步进电机或直线步进电机；由电机驱动相应机构带动枪机实现往复运动并在运行中实现弹头装载和枪机的闭锁；通过步进电机信号获取枪机的位置信息并判断是否枪机已闭锁，在闭锁状态下由扳机信号来触发火药喷射和点火等一系列后续的动作。

【技术特征摘要】
1.一种利用电动方式实现枪机自动往复及闭锁的方法，其特征在于，该方法包括：采用电动方式驱动枪机自动往复实现弹头装载、枪机闭锁动作；驱动动力采用旋转步进电机或直线步进电机；由电机驱动相应机构带动枪机实现往复运动并在运行中实现弹头装载和枪机的闭锁；通过步进电机信号获取枪机的位置信息并判断是否枪机已闭锁，在闭锁状态下由扳机信号来触发火药喷射和点火等一系列后续的动作。2.一种采用燃烧室进行直线往复运动实现弹头自动装载的方法，其特征在于，该方法包括：燃烧室作为活动部件在枪匣内部沿着弹膛轴线做直线往复运动，燃烧室前端为凸锥形，弹膛采用相应的凹锥形；燃烧室锥形端有冠状三角形顶突，弹膛采用相应的凹槽与之吻合，该凹槽也为弹头进入弹膛提供引导作用，这里称为弹头引导槽；弹匣抱弹口的轴线略微倾斜指向弹膛锥面范围以内；弹头在弹匣弹簧作用力下紧贴燃烧室外壁，相互之间呈摩擦滑动状态，当燃烧室离开弹膛往后运动，锥端完全退至弹匣口后方时，弹头将在弹簧推力下侵入到燃烧室运行空间内，当燃烧室向靠近弹膛方向运动时，三角形顶突则将弹头从弹匣抱弹口推出，弹头会在弹头引导槽的作用下滑入到弹膛锥形面内，在弹尖刚刚进入弹膛时，抱弹口对弹头仍然保持夹持能力，通过凹锥面具备的的自引导能力，弹头在燃烧室锥头的挤压下会自行进入弹膛完成装载。3.一种实现弹膛和燃烧室气密锁止的方法，其特征在于，该方法包括：燃烧室主体形状呈厚壁圆管状，燃烧室和弹膛结合面之间采用圆锥面彼此嵌套贴合实现气密，其中燃烧室前端采用凸圆锥面，弹膛采用与燃烧室锥面贴合的凹圆锥面；燃烧室主体和其锥端采用不同材料嵌套制造，燃烧室主体采用高强度材料，燃烧室锥端采用弹塑性高的材料，利用其高弹塑性在燃气高压下变形使其更好地贴合弹膛锥面保障气密性；在燃烧室尾端有一个齿轮状旋转锁，枪匣内部则有对应的齿突；旋转锁和燃烧室共轴，旋转锁环套在烧室尾段外部可以绕燃烧室自由转动，燃烧室尾端类似轴肩的突起以及挡圈可以限制旋转锁相对于燃烧室沿着轴向滑动；机匣上设有L形导向槽，旋转锁在导向销的作用下可以沿着导向槽运动；当弹头上膛完成，燃烧室锥端和弹膛嵌套叠合停止了运动，而旋转锁会继续在导向销及导向槽的综合作用下实现旋转，最终使得其齿突和枪匣内部的齿突遮盖叠合，此时燃烧室不再可以沿着轴向前后移动从而实现闭锁；旋转锁齿突和枪匣齿突贴合面互为契合楔形，通过旋转锁的旋转可以推动燃烧室尽可能的向弹膛抵近，使其锥端和弹膛锥面紧密贴合。4.一种利用弹头锥形尾端部分伸入燃烧室实现燃烧室前端气密的方法，其特征在于，该方法包括：燃烧室前端燃气出口的孔径小于弹头直径但是略大于弹头尾端的直径，该燃气出口向外需要呈现一定的喇叭口形状；在弹头的装载过程中，在燃烧室头部的挤压下，弹头尖端会进入到弹膛内部，与此同时弹头的尾端会部分伸入到燃烧室的燃气出口内部从而形成一定程度的气密条件。5.一种通过固定式柱塞实现燃烧室尾端气密的方法，其特征在于，该方法包括：圆柱形柱塞和燃烧室同轴，柱塞通过螺纹固定在机匣上，柱塞插入燃烧室尾端，彼此间采用间隙配合并形成一定的气密条件，类似活塞和气缸的运行关系；燃烧室依靠机匣导轨和柱塞的导向支撑保持一定精度沿着直线进行往复运动；火药燃爆之后，燃烧室燃气出口将能量传递给弹头，同时柱塞也要承受燃气压力，并将之传递到机匣。6.一种通过固定式柱塞完成火药喷射和点火的方法，其特征在于，该方法包括：柱塞沿着轴向有加工的深孔，该类孔被用来安装点火器和作为燃料喷射孔。7.一种针对液体火...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗涛，李晔，邓舟童，
申请(专利权)人：罗涛，李晔，邓舟童，
类型：发明
国别省市：上海,31