[0001] 本发明属于废旧弹药回收再利用领域，具体涉及一种用于倒空弹药装药的空化喷头。

[0002] 弹药倒空主要采用加热熔融法，专用于倒空梯基弹药装药，而浇铸式及分步压装式等非梯基新工艺弹药装药无法利用现有加热熔融法进行倒空，以往只能采用野外烧爆的粗放式方式进行销毁，造成严重的环境污染和能源浪费，不符合国际倡导的“3R”绿色处理理念。

[0003] 目前随着弹药陆续进入批量报废期，大量的非梯基弹药面临倒空处理难题，水射流技术应用于弹药倒空是近年来国内才开始关注和研究的课题，可实现浇铸式及分步压装式等非梯基新工艺弹药装药，但研究重点多集中于高压水射流对弹药装药的倒空，高压水射流倒空主要有两大问题：一是倒出过程中会产生大量泡沫难以处理；二是由于水压过高，喷嘴及一些密封件需要频繁更换，大大提高了前期投入和后期维修成本。此外，有报道显示高压水射流倒药对一些敏感度稍高的装药不适用，易引起装药爆炸，带来安全隐患。可以看出，高压水射流倒空装药弹体技术在我国虽然已有应用,但目前还未制定统一的相关标准和规范,无法确保废弃弹药使用高压水射流进行处理的安全性。

[0018] 为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

[0019] 本发明提供一种用于倒空弹药装药的空化喷头，其特征在于，包括射流进水道7、多个射流出水道、喷头管体9。，射流出水道内设有两级扩张式空化喷嘴(8)，该结构上游设有射流进入的喷管2，下游设有紧固弹药弹体的夹具3，空化喷头1安装放置于射流喷管2出水端口，且与弹药装药4表面留有间距(即靶距)，当喷管2中的射流经过空化喷头1时，会在其内部产生空化泡，空化泡随射流喷出流动到达装药4表面时，因受力失衡产生的冲击力作用于装药4，达到对弹药装药4的剥蚀倒空目的。

[0020] 空化喷头用于倒空弹药装药的具体过程为：将待倒空弹药安置于夹具处，夹具尾部由电机驱动，可绕弹体轴心旋转；射流水经加压后经由喷管和空化喷头进入弹体内，开始倒药；倒药过程中喷管和空化喷头缓慢步进前移，弹体匀速自旋转，并始终浸在水中，以保证安全；剥离的药块随射流水流出弹体，从而实现装药倒空。

[0021] 由于空化水射流倒空弹药的主要功能部件是空化喷头，空化喷头的关键在于设计合理的喷嘴内腔来提高空化泡含量，进而加强空化作用，以提高空化倒药效率和效果。现有的空化喷嘴内腔多是基本的三段式结构，包括入口收缩段、喉部收缩段和出口扩张段三个分区，这种结构只有一个扩张段，并且空化泡主要发生在此处。为提高扩张段的空化泡含量，学者们多是从三段式空化喷嘴的尺寸、喷嘴个数或射流压力等几个方面进行优化设计研究：一是调节三个分区的尺寸大小；二是增加喷嘴个数；三是增加射流压力，这三种途径虽然可以增加空化泡含量，但是增加的幅度不大，并且用于弹药倒空还存在一些弊端，如由于弹药口径和内腔体积有限，若增加喷嘴个数，相应的喷头尺寸和体积增大，影响喷头在弹药内腔的移动和破碎装药的流出，又如增加射流压力，势必会带来和高压水射流同样的安全问题。

[0022] 因此本发明的喷头还具有如下技术特征：

[0023] 所述空化喷头为多孔喷头1，设有5个两级扩张式空化喷嘴8。喷嘴个数过少，不能干净倒空弹药装药；喷嘴个数过多，相应的喷嘴体积会增加，由于弹药内腔空间有限，喷嘴体积大会影响自身在弹体内部的移动，同时不利于剥离药块随射流水流出弹体。

[0024] 所述5个两级扩张式空化喷嘴的轴线与喷头轴线的夹角10不等，夹角ai为0-90度。在此范围内根据倒空弹药的口径调节5个喷嘴与喷头轴线的夹角10，可使射流作用区域覆盖76-155mm口径弹药装药面。

[0025] 所述两级扩张式空化喷嘴8的内腔结构包括锥形收缩段12、矩形喉部收缩段13、一级矩形扩张段14和二级锥形扩张段15四个分区。一级矩形扩张段(14)的直径大于矩形喉部收缩段(13)和的二级锥形扩张段15入口端的直径。

[0026] 所述一级矩形扩张段14和二级锥形扩张段15是空化泡产生部位。通过模拟计算发现，两级扩张式空化喷嘴产生的空化汽含率(空化泡在射流中的体积占比)，比常规喷嘴(结构包括锥形收缩段、矩形喉部收缩段和锥形扩张段三个分区，无矩形扩张段)产生的空化汽含率高60-70％。

[0027] 所述两级扩张式空化喷嘴8为外螺纹连接型式，置于内螺纹空化喷头1体内。

[0028] 所述空化喷头1和喷管2为螺纹连接。

[0029] 所述倒空弹药的口径为76-155mm。

[0030] 所述射流的压力为25-35MPa。根据空化水射流作用理论，空化剥蚀倒空效果和射流压力有关。通过模拟计算发现，不同射流压力下，装药表面最大空化汽含率如表1所示。射流压力为25MPa和35MPa时装药表面最大空化汽含率射流压力明显大于15MPa和45MPa时的装药表面最大空化汽含率，因此，射流压力范围选择25-35MPa为宜。

[0031] 表1不同射流压力下，装药表面最大空化汽含率

[0032]射流压力/MPa 15 25 35 45
装药表面最大空化汽含率/％ 74.8 94.8 88.1 67.8

[0033] 所述空化喷头与弹药装药表面间距(即靶距)为30-50mm。根据空化水射流作用理论，空化剥蚀倒空效果和空化喷头与弹药装药表面间距(即靶距)有关。通过模拟计算发现，不同间距(即靶距)下，装药表面最大空化汽含率如表2所示。间距(即靶距)为30mm和50mm时装药表面最大空化汽含率射流压力明显大于10mm和70mm时的装药表面最大空化汽含率，因此，间距(即靶距)范围选择30-50mm为宜。

[0034] 表2不同间距(即靶距)下，装药表面最大空化汽含率

[0035]

[0036]

[0037] 实施例1：

[0038] 本实施例给出用于倒空弹药装药的空化喷头，当射流经过空化喷头时，会在其内部产生空化泡，空化泡随射流喷出流动到达装药表面时，因受力失衡产生的冲击力作用于装药，达到对弹药装药的剥蚀倒空目的。

[0039] 具体操作过程为：将口径为155mm的战斗部安置于夹具处，夹具尾部由电机驱动绕弹体轴心旋转，设置空化喷头与弹药装药表面间距(即靶距)为30mm；射流水经加压至25MPa经由喷管和空化喷头进入弹体内，5个两级扩张式空化喷嘴与喷头轴线的夹角为a1,2,3＝45度、a4＝0度、a5＝90度，开始倒药；倒药过程中喷管和空化喷头以6mm/min的速度步进前移，弹体以30r/min的速度匀速自旋转，并始终浸在水中，以保证安全；剥离的药块随射流水流出弹体，最终实现装药倒空。

[0040] 实施例2：

[0041] 本实施例给出用于倒空弹药装药的空化喷头，当射流经过空化喷头时，会在其内部产生空化泡，空化泡随射流喷出流动到达装药表面时，因受力失衡产生的冲击力作用于装药，达到对弹药装药的剥蚀倒空目的。

[0042] 具体操作过程为：将口径为76mm的战斗部安置于夹具处，夹具尾部由电机驱动绕弹体轴心旋转，设置空化喷头与弹药装药表面间距(即靶距)为40mm；射流水经加压至32MPa经由喷管和空化喷头进入弹体内，5个两级扩张式空化喷嘴与喷头轴线的夹角为a1,2,3＝20度、a4＝0度、a5＝60度，开始倒药；倒药过程中喷管和空化喷头以6mm/min的速度步进前移，弹体以30r/min的速度匀速自旋转，并始终浸在水中，以保证安全；剥离的药块随射流水流出弹体，最终实现装药倒空。

[0043] 实施例3：

[0044] 本实施例给出用于倒空弹药装药的空化喷头，当射流经过空化喷头时，会在其内部产生空化泡，空化泡随射流喷出流动到达装药表面时，因受力失衡产生的冲击力作用于装药，达到对弹药装药的剥蚀倒空目的。

[0045] 具体操作过程为：将口径为122mm的战斗部安置于夹具处，夹具尾部由电机驱动绕弹体轴心旋转，设置空化喷头与弹药装药表面间距(即靶距)为50mm；射流水经加压至35MPa经由喷管和空化喷头进入弹体内，5个两级扩张式空化喷嘴与喷头轴线的夹角为a1,2,3＝30度、a4＝0度、a5＝80度，开始倒药；倒药过程中喷管和空化喷头以6mm/min的速度步进前移，弹体以30r/min的速度匀速自旋转，并始终浸在水中，以保证安全；剥离的药块随射流水流出弹体，最终实现装药倒空。

[0046] 上述三个实施例倒空结果显示，装药倒空干净，弹体内腔无损坏，倒出装药颗粒大小平均1-2cm，最大粒径不超过4cm，倒出药颗粒小有利于后续装药的回收再利用。

[0047] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。