一种强磁驱动的射流成型装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种强磁驱动的射流成型装置，包括药型罩装置、支座、输出端。以高储能电容器组为初始加载能源产生兆安级的强电流，创新性地采用了易于控制的强磁加载方式使电流流过金属药型罩表面并产生环向磁场，金属药型罩受到朝轴向汇聚的安培力，进而对药型罩进行压垮，形成金属射流。流经药型罩的电流越大，药型罩的压垮速度越大，射流头部速度越高，其侵彻威力越强。本发明专利技术不仅可以充实新概念、新原理的射流成型手段，而且突破了几十年来使用的炸药驱动成型射流的单一模式，扩展了驱动射流成型的方法。本发明专利技术可应用于形成高速射流，提升破孔威力上。

A powerful magnetic driven jet forming device

The invention discloses a jet forming device driven by strong magnetic field, which comprises a powder liner device, a support and an output end. Using high energy storage capacitor bank as initial loading energy to generate megaampere-level strong current, a new and easy-to-control method of strong magnetic loading is adopted to make the current flow through the surface of the metal liner and produce a magnetic field in the circumferential direction. The metal liner is subjected to the axial convergence of ampere force, and then the liner is crushed to form a metal jet. The bigger the current flowing through the liner, the bigger the collapse velocity of liner, the higher the velocity of jet head, and the stronger the penetration power. The invention can not only enrich the new concepts and principles of jet molding, but also break through the single mode of Explosive-Driven jet used for decades and expand the method of driving jet molding. The invention can be used to form high-speed jet and enhance the power of breaking holes.

【技术实现步骤摘要】
一种强磁驱动的射流成型装置
本专利技术属于射流装置，特别是一种强磁驱动的射流成型装置。
技术介绍
由于聚能装药爆炸产生的聚能射流侵彻体具有很强的侵彻穿透能力，因此受到了世界各国军方的普遍重视。第二次世界大战后，随着新型防护装甲的不断涌现，对传统的聚能装药提出了极大的挑战，如何提高破甲战斗部的侵彻穿透能力，成为国内外学者研究的热点之一。随着工事防护和装甲技术的发展，反装甲和坚固目标等武器系统以及聚能装药技术也在不断地发展。聚能装药可以分为三种典型装药，锥形罩装药、亚半球罩装药和K装药。锥形罩装药形成的射流头部速度高（约为7~10km/s），侵彻威力较大，但稳定性较差，在靶板上的开孔孔径较小。亚半球罩装药成型的侵彻体质量大、速度较低（约为7~10km/s），开孔孔径较大。K装药在侵彻方面集合了以上两种装药的优点，既保证孔径，又不至穿深过小。关于药型罩材料的研究也有很多，除了通常所用的紫铜材料之外，钼、钽、钨以及贫铀合金也被选入其中。美国的TOM-2B、TOM-NG导弹便是用钽和贫铀合金作为药型罩材料。关于成型装药起爆方式的研究始于90年代，起爆方式主要有单点、多点、面、环以及组合起爆，起爆位置有正向起爆、逆向起爆和侧面起爆等。我国自上世纪七十年代以来，对破甲技术进行了系统地分析，对起爆方式、隔板、药柱、药型罩材料及结构等各个环节都进行了详细的研究，但与军事先进国家相比，仍存在着侵彻深度低、开孔直径小以及后效不足等问题。传统聚能装药成型射流因其自身结构特点造成炸药能量利用率低，在不改变装药量的情况下，射流的侵彻威力难以进一步提高。随着科技的进步，电磁加载技术越来越多的应用于武器系统中。世界各国也充分利用电磁加载技术的优势，研发了多种电磁脉冲弹、电磁炮、电磁装甲等新型武器装备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种强磁驱动的射流成型装置，解决了传统聚能装药形成的射流能量不足，侵彻能力不够，射流速度不易控制，能量利用率低的问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种强磁驱动的射流成型装置，包括药型罩装置、支座和输出端；药型罩装置包括圆柱体、渐扩形药型罩、圆环和圆锥；圆柱体一端中心设有内螺纹盲孔，用于与外导线连接，另一端中心固定有圆锥，渐扩形药型罩直径小的端面刚好套住圆锥并与圆柱体的端面固连，圆环与渐扩形药型罩直径大的一端固连，圆环用于与输出端过盈配合；支座设置在圆柱体的底部。所述支座外形为具有圆弧缺口的长方体，圆弧缺口用于与圆柱体配合，材料采用绝缘材料。所述输出端为圆盘，其一端中心设有一个圆形的第一凹槽，第一凹槽中心开有一个圆孔，第一凹槽边缘向圆孔边缘通过斜面平滑过渡，第一凹槽于斜面交接处设有一圈第二凹槽，用于与圆环过盈配合，输出端圆周排列若干个对称螺纹孔，用于连接外导线，使电流输出。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）传统炸药加载金属药型罩是通过爆轰产物压力直接作用并压垮金属药型罩，进而形成金属射流；而电磁驱动射流成型过程是洛伦茨力直接施加于金属药型罩表面，并对药型罩进行压垮，形成射流。炸药加载药型罩时，压垮速度与药型罩法线方向存在一个抛射角，这个抛射角始终存在，无法避免。而电磁加载时，压垮速度垂直于药型罩法线方向，不存在抛射角。这样可以大幅度提高射流头部速度和尾部速度。（2）强磁加载技术形成的射流头尾速度差较小，在大炸高下仍具有较强的侵彻能力。而炸药加载形成的射流头尾速度差很大，运动过程中容易发生断裂，并且对炸高非常敏感。（3）强磁加载技术易于控制，通过电流大小可以直接控制压垮速度，进一步精确控制射流头尾速度、长径比等。（4）由于药型罩锥角和直径直接决定了母线的长度，传统药型罩的母线不可能做的很长，而强磁加载技术在理论上可以将药型罩的锥角设计到非常小，这样药型罩母线长度将会变得很长，一旦母线长度增加，在能量足够的情况下，射流的长度将会大大增加，其侵彻能力也会成倍增长。（5）容易加工，电磁加载技术对药型罩的加工工艺和精度要求不高，而传统炸药加载形成的射流对药型罩的加工工艺要求非常严格。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。其中（a）为主视图，（b）为侧视图。图2为本专利技术的药型罩装置结构示意图。图3为强磁驱动金属射流成型原理及过程图，其中（a）为主视图，（b）为侧视图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术是一种强磁驱动的射流成型装置，采用易于控制的磁场耦合方法，利用高能量脉冲电容器组产生兆安级的强电流，强电流流过本专利技术的金属药型罩表面并产生环向磁场，金属药型罩受到朝轴向汇聚的安培力，进而对药型罩进行压垮，形成金属射流。理论上讲，流经药型罩的电流越大，药型罩的压垮速度越大，射流头部速度越高，其侵彻威力越强。并且药型罩的锥角可以设计的很小，这样不仅可以增加药型罩的母线长度，也可以增加射流的有效长度，进一步提高侵彻威力。针对该电磁加载方式，我国目前还没有相关类似的报道。其强磁驱动金属射流成型原理及过程可见图3。结合图和图2，本专利技术所述的一种强磁驱动的射流成型装置，包括药型罩装置1、支座2和输出端3。药型罩装置1包括圆柱体1-1、渐扩形药型罩1-2、圆环1-3和圆锥1-4。圆柱体1-1一端中心设有内螺纹盲孔，用于与外导线进行螺纹连接，方便电流输入，另一端中心固定有圆锥1-4，用于保证药型罩装置1压垮时能够沿着尖顶外壁连续地向中心汇聚，且尖顶能够确保药型罩装置1在向中心汇聚时电流始终连续地通过药型罩装置1。渐扩形药型罩1-2直径小的端面套住圆锥1-4并与圆柱体1-1的端面固连，渐扩形药型罩1-2直径小的端面内径与圆锥1-4的底部直径相同，渐扩形药型罩1-2直径小的端面直径小于圆柱体1-1的直径。圆环1-3与渐扩形药型罩1-2直径大的一端固连，圆环1-3用于与输出端3的第二凹槽过盈配合。药型罩装置1采用导电性和延展性好的金属材料，比如紫铜、铝、金、银等。圆锥1-4的母线与渐扩形药型罩1-2的内表面母线的夹角小于等于90°。支座2设置在圆柱体1-1的底部，其作用是将药型罩装置1与地面隔离，并且保证整个装置的平衡。支座2的材料为尼龙、塑料或环氧树脂等绝缘材料，其外形为具有圆弧缺口的长方体形状，圆弧缺口用于与圆柱体1-1配合。输出端3为圆盘，其一端中心设有一个圆形的第一凹槽，第一凹槽中心开有一个圆孔，第一凹槽边缘向圆孔边缘通过斜面平滑过渡，第一凹槽于斜面交接处设有一圈第二凹槽，用于与圆环1-3过盈配合。上述第一凹槽的斜面与渐扩形药型罩1-2的内表面母线的夹角小于等于90°。输出端3圆周排列四个对称螺纹孔，每个螺纹孔间隔90°，用于连接外导线，使电流输出。外接电流通过药型罩装置1的圆柱体1-1输入，流经药型罩1-2后，强电流与强电流产生的强磁场耦合，产生安培力压垮药型罩1-2，药型罩1-2开始向中心汇聚，在汇聚过程中电流不断通过药型罩1-2流入输出端3，再经过与输出端3连接的导线流出。本专利技术可用于在民用爆破，土壤穿孔—用于在土壤地层挖坑埋桩（杆）施工中，加快埋杆架线的进度，平炉出铁（钢）口穿孔、废旧炮弹销毁以及油井射孔等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强磁驱动的射流成型装置，其特征在于：包括药型罩装置（1）、支座（2）和输出端（3）；药型罩装置（1）包括圆柱体（1‑1）、渐扩形药型罩（1‑2）、圆环（1‑3）和圆锥（1‑4）；圆柱体（1‑1）一端中心设有内螺纹盲孔，用于与外导线连接，另一端中心固定有圆锥（1‑4），渐扩形药型罩（1‑2）直径小的端面刚好套住圆锥（1‑4）并与圆柱体（1‑1）的端面固连，圆环（1‑3）与渐扩形药型罩（1‑2）直径大的一端固连，圆环（1‑3）用于与输出端（3）过盈配合；支座（2）设置在圆柱体（1‑1）的底部。

【技术特征摘要】
1.一种强磁驱动的射流成型装置，其特征在于：包括药型罩装置（1）、支座（2）和输出端（3）；药型罩装置（1）包括圆柱体（1-1）、渐扩形药型罩（1-2）、圆环（1-3）和圆锥（1-4）；圆柱体（1-1）一端中心设有内螺纹盲孔，用于与外导线连接，另一端中心固定有圆锥（1-4），渐扩形药型罩（1-2）直径小的端面刚好套住圆锥（1-4）并与圆柱体（1-1）的端面固连，圆环（1-3）与渐扩形药型罩（1-2）直径大的一端固连，圆环（1-3）用于与输出端（3）过盈配合；支座（2）设置在圆柱体（1-1）的底部。2.根据权利要求1所述的强磁驱动的射流成型装置，其特征在于：所述支座（2）外形为具有圆弧缺口的长方体，圆弧缺口用于与圆柱体（1-1）配合，材料采用绝缘材料。3.根据权利要求2所述的强磁驱动的射流成型装置，其特征在于：上述绝缘材料选用尼龙、塑料或环氧树脂。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鑫，豆剑豪，黄正祥，朱奇峰，祖旭东，肖强强，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32