本發(fā)明涉及應(yīng)急切割領(lǐng)域，特別涉及適用于野外無電源、無氣源和無設(shè)備條件下進(jìn)行手工熱切割的一種實(shí)心熱劑切割彈。

背景技術(shù)：

在野外工程設(shè)施裝備緊急安裝、搶修和破拆中，在地震、雪災(zāi)、塌方、沉船等災(zāi)害搶險(xiǎn)救援和日常消防救護(hù)中，迫切需要一種在無電源、無氣源及無設(shè)備條件下便攜安全的快速應(yīng)急切割方法?？焖賾?yīng)急切割也是部隊(duì)?wèi)?zhàn)場(chǎng)搶修的必要手段，在野戰(zhàn)條件下?lián)p毀裝備零部件出現(xiàn)卡死、折斷、穿孔等損壞，嚴(yán)重影響裝備使用性能，都需要應(yīng)急切割快速搶修，通過應(yīng)急快速維修或拆拼，迅速恢復(fù)裝備的戰(zhàn)斗力。由于野外或戰(zhàn)場(chǎng)搶修具有時(shí)間急迫、環(huán)境條件復(fù)雜、維修裝備缺乏等特點(diǎn)，研制一種無需外接電源、氣源和裝備，攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、高效的原位熱切割技術(shù)尤為重要。

野外應(yīng)急快速搶修中常用的高效熱切割方法是等離子切割或氣割。等離子切割需要大功率電源和沉重昂貴的設(shè)備，在野外會(huì)嚴(yán)重制約搶修的靈活機(jī)動(dòng)性；氣割主要用于碳素鋼、低合金鋼切割，不能有效切割鑄鐵、不銹鋼、有色金屬等金屬，而且需要高壓氧氣罐(瓶)等，在槍林彈雨、煙熏火燎高溫環(huán)境下高壓氧氣罐(瓶)極易損傷或破裂，十分危險(xiǎn)。熱劑切割技術(shù)是一種使用裝滿高能熱劑的“切割彈”實(shí)現(xiàn)熱切割的方法，無需大功率電源、氣源和切割裝備。一般“切割彈”切割劑燃燒反應(yīng)十分劇烈，高溫熔渣飛濺大，人員無法近距離手工操作，只能遠(yuǎn)程有線遙控點(diǎn)火，固定使用，操作復(fù)雜，使用不便，應(yīng)用上僅適合金屬等材料表面打孔，適合爆炸物彈藥銷毀等領(lǐng)域。

手工熱劑切割技術(shù)是一種無需外界能源、氣源和設(shè)備近距離手工操作的熱劑切割新方法，使用方便，應(yīng)用廣泛，其切割器材為手工操作的切割槍(炬)和切割彈，切割時(shí)將切割彈裝入切割槍(炬)中，手持切割槍(炬)對(duì)準(zhǔn)切割件，引燃切割彈切割劑，切割劑燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫冶金熔體和高壓氣體產(chǎn)物，經(jīng)噴嘴聚能壓縮后噴出，將切割件局部熔化并被高壓氣體吹除，實(shí)現(xiàn)打孔或切割。該切割方法手工操作，且無需外界電源或氣源(高壓氧氣)等，攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、安全可靠，是應(yīng)急快速熱切割金屬的理想技術(shù)手段。由于切割彈燃燒產(chǎn)生的高溫冶金熔體和高壓氣體是經(jīng)過噴嘴聚能壓縮后噴出，噴射射流溫度高、射流速度大、能量密度大、熱量損失小，具有切割金屬厚度大、效率高、使用儲(chǔ)運(yùn)安全性、手工操作靈活、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)。目前，研發(fā)的一種鋼結(jié)構(gòu)件燃燒型切割彈，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種碳鋼、合金鋼等金屬構(gòu)件的手工熱劑切割。但是使用中也發(fā)現(xiàn)，由于該切割彈需要打開切割槍槍膛從后端裝入，然后閉鎖槍膛，引燃方式為擊發(fā)切割彈后端底火引燃切割劑，切割槍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，底火擊 發(fā)噪音大，干擾手工操作，燃燒后的切割彈從槍管后端退殼，易燒蝕污染槍管內(nèi)壁，降低切割槍使用壽命；切割彈結(jié)構(gòu)仍然復(fù)雜，制造難，成本高，切割彈切割劑為細(xì)顆粒成分壓制的中空結(jié)構(gòu)，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用過程中顛簸振動(dòng)易使切割劑藥柱破損散落，影響切割劑燃燒模式，造成切割劑燃燒速度過快，切割時(shí)間縮短，可操作性變差等問題，影響切割質(zhì)量。

本發(fā)明提供一種新的手工熱劑切割方法，其切割用器材由手工熱劑切割炬和一種實(shí)心熱劑切割彈兩部分組成。切割時(shí)將該切割彈從手工熱劑切割炬前端裝填到位，鎖住切割彈，引信插入切割彈噴嘴，用打火機(jī)等火源點(diǎn)燃引信，引信引燃切割彈，手持切割炬，對(duì)準(zhǔn)切割件進(jìn)行切割。切割劑燃燒產(chǎn)生的高溫高壓熔體和氣體產(chǎn)物經(jīng)噴嘴聚能壓縮，高速噴射而出，熔化被切割件，產(chǎn)生大量過氧氣體與被切割鋼鐵材料發(fā)生放熱氧化反應(yīng)，形成低熔點(diǎn)氧化物，在高溫高速熔體和氣體沖刷下實(shí)現(xiàn)熱打孔和切割。形成熔化切割為主，燃燒切割為輔的熱切割過程。

由于該切割彈從手工熱劑切割炬前端裝入，切割炬無底火擊發(fā)機(jī)構(gòu)，沒有閉鎖問題，切割炬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用噪音大大降低；從切割彈噴嘴插入的引信，點(diǎn)燃速燃劑，其產(chǎn)生的高能高速燃燒波沿切割彈軸線從前端急速向后移動(dòng)，瞬間引燃切割彈切割劑內(nèi)孔壁，切割劑燃燒波沿切割彈徑向低速向外移動(dòng)，解決了切割彈彈殼內(nèi)壁前端高溫?zé)g嚴(yán)重的問題；燃燒后切割炬膛內(nèi)的切割彈從后端向前端頂出，減少了燃燒后切割彈對(duì)彈膛內(nèi)壁的燒蝕污染，提高了切割炬的使用壽命；切割彈結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制作容易，成本低，由于切割彈切割劑中空結(jié)構(gòu)中填滿速燃劑，形成實(shí)心雙藥柱結(jié)構(gòu)，解決了切割彈儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用易破損問題。該切割彈的手工熱劑切割方法使用更加安全可靠，有更加廣闊的應(yīng)用前景，是應(yīng)急快速熱切割的理想技術(shù)手段，對(duì)完成野外或戰(zhàn)場(chǎng)情況下的應(yīng)急快速搶修任務(wù)，具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種無需外界能源、氣源和設(shè)備，攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、安全可靠、使用成本低，滿足野外或戰(zhàn)場(chǎng)等危急情況下金屬零部件手工應(yīng)急熱切割的切割材料。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適合應(yīng)急快速搶修的實(shí)心熱劑切割彈，其特征在于所述切割彈由彈殼、堵頭、速燃劑、切割劑、隔片、噴嘴和引信組成，全彈長(zhǎng)60～120mm、彈徑20～40mm、彈殼為1.5～2.5mm厚紙管，堵頭為8～16mm厚耐高溫塑料或陶瓷材料，堵頭外徑同彈殼內(nèi)徑，采用耐高溫粘接劑與彈殼內(nèi)徑粘接密封，切割劑為固體粉末混合壓制成的中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)孔直徑為6～10mm，孔道內(nèi)裝滿速燃劑，形成實(shí)心雙藥柱結(jié)構(gòu)，彈內(nèi)前端為石墨材質(zhì)直流式噴嘴，噴嘴厚6～12mm、直孔口徑3～6mm，噴嘴外徑同彈殼內(nèi)徑，采用耐高溫粘接劑與彈殼內(nèi)徑粘接密封，噴嘴與切割劑及速燃劑之間為0.1～0.5mm厚隔片，引信為直徑為3～5mm、長(zhǎng)度為20～50mm的堅(jiān)硬柱狀易燃材料。

所述的切割彈速燃劑為高能燃燒劑，由CuO、Al、KNO₃、B等組成，其中CuO約占重量百分比為62％～68％，Al約占重量百分比為12％～17％，KNO₃約占重量百分比為12％～15％，B約占重量百分比為3％～6％，其它成分約占重量百分比為1％～3％。

所述的切割彈切割時(shí)是將該切割彈從手工熱劑切割炬前端裝填到位，鎖住切割彈，將引信插入切割彈噴嘴，并刺破隔片，用打火機(jī)等火源點(diǎn)燃引信，引信引燃切割彈，手持切割炬，對(duì)準(zhǔn)切割件進(jìn)行切割，燃燒后切割彈殼從切割炬彈膛后端向前端頂出。

本發(fā)明的實(shí)心熱劑切割彈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)仁褂们扒懈顒┬螤畈灰讚p壞；使用該切割彈切割炬無需底火擊發(fā)機(jī)構(gòu)，沒有閉鎖問題，切割炬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用噪音低；速燃劑沿切割彈軸線快速燃燒，瞬間引燃切割彈切割劑中空內(nèi)孔壁，切割彈彈殼內(nèi)壁前端無嚴(yán)重高溫?zé)g；燃燒后彈膛內(nèi)的切割彈從后端向前端頂出，減少了燃燒后切割彈對(duì)彈膛內(nèi)壁的燒蝕污；該切割彈速燃劑燃燒合成反應(yīng)速度達(dá)100～300mm/s，切割劑燃燒合成反應(yīng)速度2～6mm/s，能量密度達(dá)5.5×10³w/cm²以上，燃燒溫度高達(dá)4000K以上，切割吹力較大，切割以切割劑中高熱劑發(fā)生燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的高溫及其高溫熔體產(chǎn)物熔化金屬為主，以造氣劑產(chǎn)生的大量過氧氣體與鋼材發(fā)生放熱并形成低熔點(diǎn)氧化物的氧化反應(yīng)為輔，能熔穿20mm厚Q235鋼板。實(shí)心熱劑切割彈手工熱劑切割具有使用可靠、操作便捷、切割成本低、效率高、儲(chǔ)運(yùn)安全、應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)，適用于野外或戰(zhàn)場(chǎng)無電、無氣、無設(shè)備條件下快速應(yīng)急熱切割及其水下切割。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1是一種實(shí)心熱劑切割彈結(jié)構(gòu)圖。

圖1中，1是彈殼，2是切割劑，3是隔片，4是噴嘴，5是速燃劑，6是堵頭，7是引信。

具體實(shí)施方式：

外徑26.5mm實(shí)心熱劑切割彈，全彈長(zhǎng)93mm、彈殼為1.5mm厚紙管，先將8mm厚泥制堵頭壓裝在彈殼底部，用水玻璃粘接劑與彈殼內(nèi)徑粘接。

切割劑成分重量百分比為Fe₃O₄(-200目)20％、Fe₂O₃(-200目)38％、CuO(-200目)2％、Al(-250目)20％、KNO₃(-100目)10％、CaCO₃(-100目)1％、Al₂O₃(-150目)1％、SiO₂(-200目)0.6％、Ni(-150目)6％、Zr(-100目)1％及微量成分；上述物料分別球磨過篩后，120℃烘干2小時(shí)，將切割劑固體粉末按配比混合均勻，裝入自制的成型機(jī)，壓制成中空結(jié)構(gòu)藥柱，中空孔徑約為6mm。

速燃劑成分重量百分比為CuO(-100目)67％、Al(-250目)16％、KNO3(-100目)11％、B(-300目)4.5％及其它成分，物料過篩后按配比混合均勻。

將成型后80mm長(zhǎng)切割劑藥柱裝人彈管，速燃劑填入切割劑的中空孔道，填充密度2.20～2.30g/cm³，裝藥完成后，放上0.3mm厚隔片，彈內(nèi)前端裝入石墨材直流式噴嘴，噴嘴厚6mm、直孔口徑4mm，噴嘴外徑同彈殼內(nèi)徑，采用水玻璃粘接劑與彈殼內(nèi)徑粘接，1發(fā)外徑26.5mm實(shí)心熱劑切割彈制成(如圖1所示)。切割彈裝入防靜電塑料包裝袋，抽真空熱塑封備用。

引信為能被打火機(jī)等火源點(diǎn)燃的特制堅(jiān)硬細(xì)長(zhǎng)柱狀易燃材料，直徑為3mm，長(zhǎng)度為25mm。裝入防靜電塑料薄膜袋，抽真空熱塑封。

切割時(shí)從防靜電密封袋中分別取出實(shí)心熱劑切割彈及引信，將該切割彈從手工熱劑切割炬前端裝填到位，轉(zhuǎn)動(dòng)切割炬退彈手柄，鎖住切割彈，引信插入切割彈噴嘴，并刺破隔片，用打火機(jī)等火源點(diǎn)燃引信，手持切割炬，對(duì)準(zhǔn)切割件，此時(shí)引信點(diǎn)燃切割彈速燃劑，迅速燃燒的速燃劑瞬間引燃切割劑藥柱內(nèi)壁，切割劑沿切割彈徑向燃燒，產(chǎn)生高溫冶金熔體和高壓過氧氣體，產(chǎn)物經(jīng)噴嘴聚能壓縮后噴出，將鋼材料等切割件局部熔化燃燒，并被高壓氣體吹除，實(shí)現(xiàn)手工熱劑切割；當(dāng)實(shí)心熱劑切割彈燃盡噴射停止后，轉(zhuǎn)動(dòng)切割炬退彈手柄，解鎖切割彈，用力下壓退彈手柄完成退殼。實(shí)心熱劑切割彈能實(shí)現(xiàn)20mm厚鋼結(jié)構(gòu)件的切割。