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構。

背景技術：

1、傳統(tǒng)聚能裝藥結構主要由藥型罩、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、混凝土等材料構成穿透效應。典型的聚能裝藥結構如圖1所示。

2、隨著現(xiàn)代彈藥工程技術發(fā)展，傳統(tǒng)聚能裝藥結構僅能形成單一的穿透效應，難以滿足多樣化需求，亟需能夠將炸藥化學能同時轉化為電能、動能等多物理形式并產(chǎn)生多種效應的裝藥結構。

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，通過磁場凍結效應將炸藥的化學能轉化為電磁能。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)導線。從接觸點到末端的剩余線圈、電樞和負載形成新的回路。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)生器裝藥結構如圖2所示。

4、爆磁發(fā)生器能夠將炸藥化學能轉化為電能。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構尺寸的條件下與聚能結構進行一體化設計。

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構設計、復合壓電殼體設計、裝藥結構設計。該裝置的基本原理是通過壓電陶瓷殼體和聚能裝藥結構將炸藥化學能同時轉化為電能和金屬射流動能。

6、現(xiàn)有技術能夠在一定程度上實現(xiàn)炸藥化學能向電能、動能等多物理形式轉化。然而，一方面該技術利用壓電陶瓷方式產(chǎn)生電能，由于壓電陶瓷本身力電轉換機理限制，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，相比于線圈結構，壓電陶瓷殼體的制造成本較高。

技術實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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計，實現(xiàn)了爆磁結構與聚能結構的一體化設計，在不影響射流成型的前提下，能夠將炸藥化學能同時轉化為電能和金屬射流動能。該裝藥結構能夠大幅提升現(xiàn)有技術路線所能產(chǎn)生的電流強度，可產(chǎn)生ka級以上大電流。另外，所提出的裝藥結構的整體尺寸與傳統(tǒng)聚能裝藥結構相當，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計提供了新的思路。

2、本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

3、一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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，采用底面與錐形金屬殼體外側面共形的炸藥；

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，起爆藥柱右側，用于將起爆藥形成的球面爆轟波傳導至波形調(diào)節(jié)器；

8、所述起爆藥柱位于副藥柱遠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構口徑的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構，采用含有錐形共形線圈的雙層藥型罩設計，實現(xiàn)了爆磁結構與聚能結構的一體化，避免了傳統(tǒng)爆磁壓縮器需要的電樞部件。

18、2、該裝藥結構在不影響射流成型的前提下，能夠將炸藥化學能同時轉化為電能和金屬射流動能。

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

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

21、附圖說明

22、圖1是典型的聚能裝藥結構示意圖；

23、圖2為典型的螺線管式爆磁壓縮發(fā)生器裝藥結構示意圖；

24、圖3為本發(fā)明的爆磁聚能耦合裝藥結構示意圖；

25、圖4為本發(fā)明的爆磁聚能耦合裝藥結構剖面示意圖。

技術特征：

1.一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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)權利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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，采用銅質漆包線。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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構口徑的0.01倍～0.05倍，藥型罩錐角角度為30°～90°。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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)權利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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)權利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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)權利要求1所述的一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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。

技術總結
本發(fā)明公開了一種爆磁聚能耦合裝藥結構，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計，實現(xiàn)了爆磁結構與聚能結構的一體化設計，在不影響射流成型的前提下，能夠將炸藥化學能同時轉化為電能和金屬射流動能。該裝藥結構能夠大幅提升現(xiàn)有技術路線所能產(chǎn)生的電流強度，可產(chǎn)生kA級以上大電流。另外，所提出的裝藥結構的整體尺寸與傳統(tǒng)聚能裝藥結構相當，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計提供了新的思路。

技術研發(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
受保護的技術使用者：西安現(xiàn)代控制技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19