本發(fā)明屬于彈藥工程，具體涉及一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)主要由藥型罩、成型裝藥、殼體等組成，通過炸藥爆轟波擠壓藥型罩形成高速金屬射流，可對一定厚度的裝甲鋼板、混凝土等材料構(gòu)成穿透效應(yīng)。典型的聚能裝藥結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2、隨著現(xiàn)代彈藥工程技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)僅能形成單一的穿透效應(yīng)，難以滿足多樣化需求，亟需能夠?qū)⒄ㄋ幓瘜W(xué)能同時轉(zhuǎn)化為電能、動能等多物理形式并產(chǎn)生多種效應(yīng)的裝藥結(jié)構(gòu)。

3、爆磁壓縮發(fā)生器(mfcg)是一種高功率電流脈沖發(fā)生裝置，通過磁場凍結(jié)效應(yīng)將炸藥的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電磁能。以常用的螺線管式爆磁壓縮發(fā)生器為例，其具體作用過程如下：1)利用初始電源向定子線圈與電樞形成的回路中施加電流，使線圈與電樞之間產(chǎn)生初始磁場；2)當(dāng)線圈中初始電流達到峰值時，從始端起爆電樞內(nèi)炸藥。此時，爆轟物驅(qū)動電樞膨脹，并不斷向線圈末端運動；3)電樞在運動過程中，其膨脹位置接觸線圈內(nèi)導(dǎo)線。從接觸點到末端的剩余線圈、電樞和負(fù)載形成新的回路。該回路的電感隨電樞運動而減小，由磁通量守恒可知，回路電流增大，進而產(chǎn)生電流脈沖。典型的螺線管式爆磁壓縮發(fā)生器裝藥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4、爆磁發(fā)生器能夠?qū)⒄ㄋ幓瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。然而，傳統(tǒng)的螺線管式爆磁發(fā)生器基于電樞膨脹原理實現(xiàn)磁通量壓縮，膨脹過程占用空間較大，難以在不增加裝藥結(jié)構(gòu)尺寸的條件下與聚能結(jié)構(gòu)進行一體化設(shè)計。

5、目前有申請公布號為cn116499327a的中國專利，其公開了一種無源式強磁場耦合聚能裝藥裝置。該裝置涉及一種無源式強磁場耦合聚能裝藥的爆炸換電結(jié)構(gòu)設(shè)計、復(fù)合壓電殼體設(shè)計、裝藥結(jié)構(gòu)設(shè)計。該裝置的基本原理是通過壓電陶瓷殼體和聚能裝藥結(jié)構(gòu)將炸藥化學(xué)能同時轉(zhuǎn)化為電能和金屬射流動能。

6、現(xiàn)有技術(shù)能夠在一定程度上實現(xiàn)炸藥化學(xué)能向電能、動能等多物理形式轉(zhuǎn)化。然而，一方面該技術(shù)利用壓電陶瓷方式產(chǎn)生電能，由于壓電陶瓷本身力電轉(zhuǎn)換機理限制，所能產(chǎn)生的電流較小，難以產(chǎn)生ka級以上大電流。另一方面，相比于線圈結(jié)構(gòu)，壓電陶瓷殼體的制造成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，包括藥型罩、主藥柱、波形調(diào)節(jié)器、副藥柱、起爆藥柱和殼體；通過采用含有錐形共形線圈的雙層藥型罩設(shè)計，實現(xiàn)了爆磁結(jié)構(gòu)與聚能結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計，在不影響射流成型的前提下，能夠?qū)⒄ㄋ幓瘜W(xué)能同時轉(zhuǎn)化為電能和金屬射流動能。該裝藥結(jié)構(gòu)能夠大幅提升現(xiàn)有技術(shù)路線所能產(chǎn)生的電流強度，可產(chǎn)生ka級以上大電流。另外，所提出的裝藥結(jié)構(gòu)的整體尺寸與傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)相當(dāng)，不增加額外裝藥體積，為爆磁聚能耦合裝藥的小型化與一體化設(shè)計提供了新的思路。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，包括藥型罩、主藥柱、波形調(diào)節(jié)器、副藥柱、起爆藥柱和殼體；

4、所述藥型罩為雙層設(shè)計，外層為與藥柱面接觸的錐形金屬殼體；內(nèi)層為共形錐形線圈，用于產(chǎn)生強電流；

5、所述主藥柱位于藥型罩左側(cè)，采用底面與錐形金屬殼體外側(cè)面共形的炸藥；

6、所述波形調(diào)節(jié)器位于主藥柱與副藥柱之間，用于調(diào)節(jié)爆轟波波形，提升爆轟波對藥型罩的作用效果；

7、所述副藥柱位于主藥柱左側(cè)，起爆藥柱右側(cè)，用于將起爆藥形成的球面爆轟波傳導(dǎo)至波形調(diào)節(jié)器；

8、所述起爆藥柱位于副藥柱遠(yuǎn)離藥型罩一端中心處，可嵌入副藥柱內(nèi)；

9、所述殼體位于藥型罩、主藥柱、副藥柱和起爆藥柱外部，為圓柱形金屬殼體；在殼體頂端留有開孔用于引爆起爆藥柱，殼體末端與藥型罩開口端連接。

10、優(yōu)選地，所述錐形金屬殼體采用紫銅材料；共形錐形線圈表面涂有絕緣覆材，采用銅質(zhì)漆包線。

11、優(yōu)選地，所述藥型罩內(nèi)外層之間涂有絕緣材料實現(xiàn)電氣隔離；共形錐形線圈兩端與外部初始電源電氣連接，用于產(chǎn)生初始磁場；所述藥型罩厚度為裝藥結(jié)構(gòu)口徑的0.01倍～0.05倍，藥型罩錐角角度為30°～90°。

12、優(yōu)選地，所述主藥柱和副藥柱的材料為黑索金、奧克托金、含黑索金/奧克托金的混合炸藥。

13、優(yōu)選地，所述波形調(diào)節(jié)器的材料為聚氨酯泡沫、聚碳酸酯、尼龍。

14、優(yōu)選地，所述起爆藥柱的材料為jh-11、jh-14起爆藥。

15、優(yōu)選地，所述殼體用于保護藥柱以及固定藥型罩，其厚度在1～5mm之間，材料為2a12鋁合金。

16、本發(fā)明的有益效果如下：

17、1、本發(fā)明提出了一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，采用含有錐形共形線圈的雙層藥型罩設(shè)計，實現(xiàn)了爆磁結(jié)構(gòu)與聚能結(jié)構(gòu)的一體化，避免了傳統(tǒng)爆磁壓縮器需要的電樞部件。

18、2、該裝藥結(jié)構(gòu)在不影響射流成型的前提下，能夠?qū)⒄ㄋ幓瘜W(xué)能同時轉(zhuǎn)化為電能和金屬射流動能。

19、3、所提出的裝藥結(jié)構(gòu)在整體尺寸與傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)相當(dāng)，不增加額外裝藥體積。

20、4、該結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生ka級以上大電流，高于現(xiàn)有技術(shù)，且制造成本更低。

21、附圖說明

22、圖1是典型的聚能裝藥結(jié)構(gòu)示意圖；

23、圖2為典型的螺線管式爆磁壓縮發(fā)生器裝藥結(jié)構(gòu)示意圖；

24、圖3為本發(fā)明的爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)示意圖；

25、圖4為本發(fā)明的爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)剖面示意圖。

技術(shù)特征：

1.一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括藥型罩、主藥柱、波形調(diào)節(jié)器、副藥柱、起爆藥柱和殼體；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述錐形金屬殼體采用紫銅材料；共形錐形線圈表面涂有絕緣覆材，采用銅質(zhì)漆包線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述藥型罩內(nèi)外層之間涂有絕緣材料實現(xiàn)電氣隔離；共形錐形線圈兩端與外部初始電源電氣連接，用于產(chǎn)生初始磁場；所述藥型罩厚度為裝藥結(jié)構(gòu)口徑的0.01倍～0.05倍，藥型罩錐角角度為30°～90°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主藥柱和副藥柱的材料為黑索金、奧克托金、含黑索金/奧克托金的混合炸藥。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述波形調(diào)節(jié)器的材料為聚氨酯泡沫、聚碳酸酯、尼龍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述起爆藥柱的材料為jh-11、jh-14起爆藥。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述殼體用于保護藥柱以及固定藥型罩，其厚度在1～5mm之間，材料為2a12鋁合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種爆磁聚能耦合裝藥結(jié)構(gòu)，包括藥型罩、主藥柱、波形調(diào)節(jié)器、副藥柱、起爆藥柱和殼體；通過采用含有錐形共形線圈的雙層藥型罩設(shè)計，實現(xiàn)了爆磁結(jié)構(gòu)與聚能結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計，在不影響射流成型的前提下，能夠?qū)⒄ㄋ幓瘜W(xué)能同時轉(zhuǎn)化為電能和金屬射流動能。該裝藥結(jié)構(gòu)能夠大幅提升現(xiàn)有技術(shù)路線所能產(chǎn)生的電流強度，可產(chǎn)生kA級以上大電流。另外，所提出的裝藥結(jié)構(gòu)的整體尺寸與傳統(tǒng)聚能裝藥結(jié)構(gòu)相當(dāng)，不增加額外裝藥體積，為爆磁聚能耦合裝藥的小型化與一體化設(shè)計提供了新的思路。

技術(shù)研發(fā)人員：郭尚,余萬,郁銳,張海軍,司雪娜,劉榮強,李睿,王智毅,蘇宗峰,王荔豪
受保護的技術(shù)使用者：西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19