推入式基本药管残片留膛原因查找及解决措施

张新华， 赵彩莲， 薛淑波， 宋 彬

(安徽红星机电科技股份有限公司，合肥 231135)

【基础理论与应用研究】

推入式基本药管残片留膛原因查找及解决措施

张新华， 赵彩莲， 薛淑波， 宋 彬

(安徽红星机电科技股份有限公司，合肥 231135)

推进式迫击炮发射装药发射过程中可能出现基本药管残片留在膛内的故障，通过理论分析、实验验证，证明推入式基本药管后退是导致残片留膛的主要原因，基本药管的纸管强度低是造成基本药管后退的原因；基本药管的纸管水分含量低是造成纸管强度低的原因；通过排查，找出了导致基本药管后退的原因，并采取了针对性的措施，消除了基本药管后退的隐患，解决了基本药管残片留膛问题。

关基本药管残片；留膛；原因；解决措施

目前，迫击炮弹发射装药基本药管从与弹尾的装配方式来分，主要有推入式和螺纹旋入式两大类。推入式基本药管采用基本药管的纸管胀包与弹尾孔过盈配合进行装配，螺纹旋入式基本药管采用螺纹联接方式与弹尾装配。

贠来峰等[1]从发射药床破碎导致发射安全性问题的角度出发,指出用基于起始负压差和敏感度试验的压力波安全性标准评定发射装药发射安全性的依据不充分,而且可操作性差。金志明等[2]从实验和理论研究的两个方面,介绍膛内压力波研究的历史及状况，并着重对压力波的产生机理、定量描述、数值模拟和抑制技术等几个方面进行比较详细的综述。孙华等[3]介绍了纸制基本药管因尾管压力升高而出现的现象，分析了出现上述现象的原因，并探讨了应对措施和改进方法，保证了高尾管压下发射装药作用可靠性。柳维旗等[4]介绍了一种用传感器测量迫击炮弹基本药管输出压力的方法。黄平等[5]指出利用传感器测定迫弹尾管压的新技术,对分析、解决正样机阶段由于尾管压不稳定造成弹尾尾管炸裂故障发挥了重要作用，为该装药结构的优化设计提供了重要的理论支撑。邱从礼等[6]研究了某型迫击炮弹基本药管发射安全性的评估方法。董亮等[7]应用数值积分法计算了各种千扰因素对迫弹弹道的影响。徐劲祥等[8]利用发射装药挤压破碎模拟试验装置,对发射药药床进行了系列挤压试验,对不同发射药样品进行了密闭爆发器试验，研究了其挤压破碎发射的密闭爆发器燃烧规律。金志明等[9]通过国内外大量膛炸事故的破坏状况与膛炸原因的统计分析,对各种膛炸模式的膛炸原因与机理作了详细分析。贠来峰等[10]研究某平衡抛射的单兵反装甲武器发射装药的发射安全性评估方法。

某型迫击炮发射装药采用专用推入式基本药管。在某次发射试验中，出现了基本药管残片留在炮膛内的故障现象，导致下一发迫击炮弹不能正常装填、射击，严重影响了射击速度，并存在安全隐患。本文对基本药管留膛原因进行了分析，找出具体原因，并采取措施加以解决。

1 推入式基本药管结构及作用原理

1.1 结构设计

该基本药管主要由底火、管座、纸管、点火药盒、支撑架、中心管、管药、封口垫圈、封口垫等组成,见图1。

1.封口垫；2.封口垫圈；3.管药；4.中心管；5.支撑架；6.点火药盒；7.纸管(内纸管、外纸管)；8.管座(外铜座、内铜座、塞垫、保护罩)；9.底火

图1 基本药管结构示意图

1.2 作用原理

该基本药管的作用原理：迫击炮闩击针击发底火，点燃点火药盒，形成点火压力，通过中心管点燃基本药管管药，并通过基本药管纸管和迫弹弹尾尾管的喷孔形成尾管压力，点燃附加装药，使迫击炮弹获得发射动能。基本药管的中心管的作用是调整尾管压力，使弹尾所承受的尾管压力上下基本平衡，见图2。

图2 迫击炮、弹及基本药管作用原理示意图

2 故障原因分析

留在膛内的发射装药基本药管的残片主要是中心管、支撑架、管座、塞垫、纸管等零部件残片(图3)。

图3 发射装药基本药管留在膛内的残片

从基本药管残片中观察，管座底部中心有底火壳残体，外铜座、内铜座、塞垫和保护罩无击穿现象。经测量，管座剪断处为弹尾膨胀槽处，如图4所示。

图4 基本药管管座剪断位置图

经分析，基本药管管座在此位置剪断有两种可能：管座强度低，尾管压力将管座剪断；管座退出弹尾剪断。

为了验证管座强度低是不是造成故障原因，将管座外铜座厚度变薄，减小管座抗剪强度，进行击发试验，结果造成管座留膛，但留膛的管座形状较完整，与实际故障管座残体形状明显不同，见图5。

图5 管座外铜座强度低留膛的管座形状

为了验证管座退出弹尾会不会造成管座剪断，将基本药管分别退出弹尾4 mm(管座剪断处与弹尾端面对齐)进行击发试验，结果造成管座留膛，留膛的管座形状与实际故障管座残体一致，如图6所示。

上述两项试验结果表明：管座强度低不是造成故障的原因，而基本药管管座后退，退出弹尾后剪断是造成故障的原因。

故障批基本药管击发后基本药管有正常和后退两种状态，正常作用的基本药管完好、孔形规整，而基本药管后退的纸管均不同程度的出现药管横断、重叠孔、竖裂的现象。见图7、图8。后退的基本药管纸管发干、较脆，经分析，纸管水分含量较低。

图6 基本药管分别退出弹尾击发前后图

图7 正常基本药管状态

图8 后退基本药管状态

3 故障机理分析

推入式基本药管装配时，将基本药管推入弹尾到位，通过基本药管胀包与弹尾内径的过盈配合，使基本药管卡在尾管内。发射时，击针撞击底火，点燃黑火药和管药，形成点火压力，此时基本药管管壳受到轴向反作用力(与弹丸运动方向相反)和径向压力的作用。径向压力使基本药管的管壳紧贴尾管内壁，产生摩擦力，当摩擦力大于轴向反作用力时，药管不产生后退；随着火药气体压力的增大，外铜座膨胀嵌入尾管膨胀槽内产生阻力,与摩擦力共同作用，阻止了基本药管后退(图9)。

如果径向压力过低，不能使基本药管的管壳紧贴尾管内壁，也不能使外铜座及时嵌入尾管膨胀槽内并产生足够的阻力，会导致基本药管后退。

图9 基本药管作用受力示意图

造成径向压力过低的原因是纸管强度低，纸管冲开弹尾尾孔的压力相应变低，使基本药管纸管与尾管内壁产生的摩擦力小于轴向反作用力，同时因压力较低，外铜座不能及时有效胀入膨胀槽内，造成了基本药管后退。纸管水分含量对基本药管纸管强度有明显影响。

4 验证试验

为了验证纸管水分含量对基本药管作用的影响，使用不同纸管水分含量的基本药管进行了击发试验，试验结果见表1。

表1 不同纸管水分含量基本药管击发试验结果

试验结果表明：基本药管纸管水分含量低时基本药管作用后有明显后退的现象，低温后退较常温明显；基本药管纸管水分含量大于5.0%时，则无后退现象。

为了测试基本药管后退对尾管压力的影响，将基本药管正常装入弹尾状态和后退4 mm状态进行尾管压力测试(图10)，结果对比见表2。

图10 基本药管装入弹尾正常状态(a),基本药管凸出弹尾4 mm状态(b)

表2 正常基本药管和后退4 mm基本药管尾管压力测试结果对比表

发序基本药管正常状态尾管压力/MPa上测压点下测压点基本药管后退4mm尾管压力/MPa上测压点下测压点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，基本药管在正常状态下，上、下两测压点压力较为平衡、稳定。当基本药管后退4 mm后，上、下两测压点压力差别变大，上测压点压力变小，下测压点压力变大，超出管座外铜座所能承受的理论抗剪能力(122 MPa)，同时管座后退，造成管座脱离弹尾内孔保护，造成管座剪切留膛。

5 故障原因及预防措施

5.1 基本药管后退原因

故障原因分析和验证试验表明，纸管水分含量低导致纸管强度低；纸管强度低导致的开孔压力低，使基本药管纸管与尾管内壁产生的摩擦力小于轴向反作用力，外铜座不能及时有效胀入膨胀槽内，造成了基本药管后退，脱离了弹尾内孔保护；基本药管后退打破了尾管压力的平衡，使管座受到的压力异常升高，超出管座承受能力，管座被剪断，最终导致基本药管残片留膛的故障。

5.2 解决措施

为了提高纸管的强度，控制纸管水分含量在6.0%～9.0%之间。在装配前须对管壳进行水分分析，分析结果应符合要求；装配过程中须重点控制装配工房的温、湿度，避免纸管在装配过程中水分挥发；保证基本药管包装物的密封性能，使基本药管在贮存过程中纸管的水分含量不降低。

同时，也要加强外铜座强度的控制，使其强度适中，既要能够及时嵌入槽内，也要有足够的抗剪强度。

6 结论

本文对推入式基本药管留膛原因进行了分析以及试验验证，表明基本药管后退使铜座处压力异常升高是造成残片留膛的原因；基本药管的纸管强度低是造成基本药管后退的原因；基本药管的纸管水分含量低是造成纸管强度低的原因。综上所述，通过采取控制纸管水分含量的措施能够解决推入式基本药管残体留膛问题。

[1] 贠来峰，芮筱亭，王浩，等.对发射装药引起膛炸机理的讨论[J].兵工学报，2007，28(2):153-157.

[2] 金志明.火炮膛内压力波研究述评及展望[J].弹道学报，1991(3):15.

[3] 孙华，潘会平.迫弹发射装药高尾压下纸制基本药管结构特点探讨[J].机械管理开发，2010(2):30.

[4] 柳维旗，陈明华，许爱国，等.迫弹基本药管输出压力测试方法研究[J].火工品，2008(4):45-47.

[5] 黄平，孙耀琪，史初蕾.迫击炮弹发射装药尾管压检测方法研究[J].国防技术基础，2005 (3):22-23.

[6] 邱从礼，侯日升.迫击炮弹基本药管低温发射安全性分析[J].弹箭与制导学报，2012，32(4):134-136.

[7] 董亮，王宗虎.迫击炮炮弹近弹原因的探讨[J].弹箭与制导学报，1984(4):9.

[8] 徐劲祥.发射装药挤压破碎对燃烧规律的影响 [J].火炸药学报，2007，30(3):69-71.

[9] 金志明，翁春生，张国强.膛炸模式及其机理分析[J].兵工学报，2001，22(4):448-451.

[10]熊晓莉,黄诚,耿嘎,等.乙醇对硝酸锰热分解的影响[J].重庆工商大学学报：自然科学版，2014，31(2)：70-73.

[11]贠来峰，芮筱亭，陈涛.一种平衡抛射单兵反装甲武器发射装药低温发射安全性分析[J].兵工学报，2010，31(4):429-433.

(责任编辑 唐定国)

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

张新华(1970—)，男，工程师，主要从事发射装药和弹药装置研究。

10.11809/scbgxb2015.08.040

张新华，赵彩莲，薛淑波，等.推入式基本药管残片留膛原因查找及解决措施[J].四川兵工学报，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