爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

董超 王方

摘 要：為彌補(bǔ)現(xiàn)役防暴驅(qū)散裝備的不足，提升防暴驅(qū)散裝備的作戰(zhàn)效能，提高武警部隊(duì)處置大規(guī)模群體性暴亂事件的效率，本文從多個(gè)方面對爆炸式催淚彈武器發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？尚行苑治鼋Y(jié)果表明本文設(shè)計(jì)研究的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)射大量的催淚彈至目標(biāo)區(qū)域，且具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，可為武警部隊(duì)處置群體性暴亂事件提供一種高效的防暴驅(qū)散裝備，具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：催淚劑；發(fā)射系統(tǒng)；群體性暴亂事件

目前裝備武警部隊(duì)的38mm多管防暴發(fā)射器主要用來驅(qū)散150m范圍內(nèi)的大面積群體性有生目標(biāo)，該系列發(fā)射器具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、發(fā)射控制可靠等特點(diǎn)，但是其在處置大規(guī)模群體性暴亂事件時(shí)驅(qū)散能力有所不足。為彌補(bǔ)現(xiàn)役防暴驅(qū)散裝備的不足，提升防暴驅(qū)散裝備的作戰(zhàn)效能，在“金屬風(fēng)暴”概念的基礎(chǔ)之上，本文設(shè)計(jì)的催淚風(fēng)暴武器發(fā)射系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足預(yù)期設(shè)計(jì)的要求，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

1總體結(jié)構(gòu)

爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)是將超高射頻彈幕武器發(fā)射原理應(yīng)用于防暴彈發(fā)射，基于金屬風(fēng)暴發(fā)射技術(shù)設(shè)計(jì)的催淚彈藥發(fā)射裝置，與金屬風(fēng)暴武器相比，爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的彈藥發(fā)射初速小，口徑較一般武器的彈丸大，因此，其結(jié)構(gòu)形式與超高射頻武器系統(tǒng)相比要簡單。參考金屬風(fēng)暴武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，采用模塊化設(shè)計(jì)的思想，本設(shè)計(jì)的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)主要由預(yù)裝填多發(fā)催淚彈的發(fā)射管模塊、點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊、發(fā)射平臺(tái)、電子控制電路模塊等模塊組成。

2功能布局

根據(jù)爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其主要功能布局設(shè)計(jì)如下：為了實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)發(fā)射大量催淚彈至目標(biāo)區(qū)域，需要將多發(fā)專用催淚彈串聯(lián)排列預(yù)先裝填在發(fā)射管中，構(gòu)成預(yù)裝填催淚彈藥的發(fā)射管模塊，由電子控制電路模塊連接點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊，實(shí)現(xiàn)彈藥的點(diǎn)火擊發(fā)。多個(gè)發(fā)射管按照需要，排列放置在發(fā)射平臺(tái)的定向器中。擊發(fā)過后，可更換新的發(fā)射管，繼續(xù)使用；為了完成每發(fā)彈的可靠擊發(fā)，發(fā)射管內(nèi)串聯(lián)裝填的每發(fā)彈需對應(yīng)一組點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊。點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊和預(yù)裝填多發(fā)專用催淚彈的發(fā)射管模塊是本設(shè)計(jì)的核心模塊；為了確保彈丸按序列發(fā)射，并且實(shí)現(xiàn)多種模式的發(fā)射，需要設(shè)計(jì)專用的電子控制電路模塊。發(fā)射時(shí)，確保前一發(fā)彈已發(fā)射或空倉，才能進(jìn)行擊發(fā)。發(fā)射前，通過預(yù)先設(shè)定，即可實(shí)現(xiàn)單管單發(fā)彈發(fā)射、單管連續(xù)發(fā)射、多管齊射等模式的射擊；為了承載裝有彈藥的發(fā)射管，確保發(fā)射的彈藥能到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，且具有良好的散布，需要由定向器、支架和方向機(jī)構(gòu)組成的發(fā)射平臺(tái)配合。

3點(diǎn)火方式的確定

串聯(lián)預(yù)裝填多發(fā)催淚彈的發(fā)射管模塊和點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊是本設(shè)計(jì)的核心，彈藥的點(diǎn)火方式直接決定專用催淚彈、發(fā)射管以及點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊等的結(jié)構(gòu)。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多發(fā)專用催淚彈以串聯(lián)排列的形式預(yù)裝填在發(fā)射管中，每發(fā)彈之間通過彈體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)在發(fā)射管內(nèi)的定位，且彼此相互獨(dú)立，彈藥擊發(fā)時(shí)的點(diǎn)火由該發(fā)彈對應(yīng)的點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊完成，同時(shí)，發(fā)射時(shí)上一發(fā)彈的發(fā)射藥燃燒產(chǎn)生的高溫高壓火藥燃?xì)獠荒芤己罄m(xù)彈藥。要實(shí)現(xiàn)這些目的，本文提出了以下幾種點(diǎn)火方式的設(shè)計(jì)方案。

方案一：采用電磁感應(yīng)中的渦流加熱現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)發(fā)射藥的引燃，在金屬導(dǎo)體上纏繞的線圈中通以交變電流時(shí)，導(dǎo)體將處于交變磁場中，在交變磁場的激發(fā)下，導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生交變的感生電動(dòng)勢（或渦旋電場），導(dǎo)體中的載流子在渦旋電場的作用下，形成環(huán)形感應(yīng)電流，即渦流，如果金屬導(dǎo)體的電阻非常小，產(chǎn)生的渦流會(huì)很大，能產(chǎn)生大量的焦耳熱。當(dāng)產(chǎn)生的熱量通過金屬導(dǎo)體作用于熱感度低的發(fā)射藥，可在很短的時(shí)間內(nèi)，將其引燃，實(shí)現(xiàn)彈藥的發(fā)射。

方案二：采用激光點(diǎn)火（起爆）技術(shù)，利用藥劑在光能作用下的熱起爆機(jī)理：當(dāng)激光照射到含能材料上以后，一部分被反射和散射，剩余部分被一定深度的藥劑吸收而轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生熱擊穿或形成熱點(diǎn)引爆含能材料。選取符合要求的發(fā)射藥作為含能材料，用激光引燃發(fā)射藥實(shí)現(xiàn)彈藥的發(fā)射。

方案三：在發(fā)射管上開孔，設(shè)置接觸電極，彈藥使用電底火發(fā)火，將彈藥電底火的兩極與發(fā)射管上的接觸電極可靠連接，通過外加電流，直接擊發(fā)電底火，由電底火引燃發(fā)射藥實(shí)現(xiàn)彈藥發(fā)射。接觸式點(diǎn)火方式如圖1所示。

圖1接觸式點(diǎn)火方式示意圖

方案一的設(shè)計(jì)同丁吳斌提出的點(diǎn)火方式類似，都運(yùn)用電磁感應(yīng)這一物理原理，其優(yōu)點(diǎn)在于：發(fā)射管上無多余零部件的設(shè)置，結(jié)構(gòu)簡便；彈體與發(fā)射管之間相互獨(dú)立，彈體發(fā)射時(shí)，在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)無干擾。同時(shí)，也存在一些弊端：一是電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流微弱且不穩(wěn)定，可靠性無法得到保證；二是臨近排列的感應(yīng)線圈在工作時(shí)相互干擾，無法有效控制，這是采用電磁感應(yīng)存在的最大不足；三是產(chǎn)生電磁感應(yīng)需要交變磁場，前提要有閉合線圈回路以及交變電流的輸入，產(chǎn)生交變電流的裝置復(fù)雜，使得制作成本高昂，不宜大量制造與應(yīng)用。

方案二的設(shè)計(jì)在理論和技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，已經(jīng)實(shí)際用運(yùn)于宇宙航行及導(dǎo)彈技術(shù)上。然而用于激光點(diǎn)火的含能材料以及激光器、光纖耦合器、激光點(diǎn)火器等部件成本較高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本設(shè)計(jì)不予考慮。

方案三的設(shè)計(jì)思路簡單自然，點(diǎn)火可靠，易于實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)簡單，易于制作；互相獨(dú)立，互不干擾；零部件少，成本低廉。

對比以上方案，方案一的設(shè)計(jì)存在電磁感應(yīng)的相互干擾現(xiàn)象，可靠性不足。方案二的設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂。方案三的設(shè)計(jì)簡單可靠，生產(chǎn)制作成本低。因此綜合考慮，采用方案三作為爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的點(diǎn)火方式。

4設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)

超高射頻武器系統(tǒng)發(fā)射的彈藥多為初速較高的槍彈或炮彈，采用多發(fā)彈丸用發(fā)射藥隔開排列在發(fā)射管內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式相對簡單且技術(shù)成熟。本設(shè)計(jì)的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射的彈藥是催淚彈，是近距離作戰(zhàn)使用的防暴彈彈種。一般防暴彈的射程較近，發(fā)射初速低，口徑大，對射擊精度的要求不高。由于爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)采用的是在發(fā)射管內(nèi)串聯(lián)預(yù)裝填多發(fā)催淚彈的結(jié)構(gòu)，目前尚無實(shí)際可參考的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。因此，其技術(shù)難點(diǎn)表現(xiàn)在：需設(shè)計(jì)一種安全可靠的彈藥擊發(fā)方式以及控制裝置，確保彈藥擊發(fā)過程按照預(yù)定設(shè)計(jì)進(jìn)行；需設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、裝藥合理的專用彈藥以及與之配合使用的發(fā)射管等部件；需設(shè)計(jì)合理的排列組合形式，使設(shè)計(jì)的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)能發(fā)揮出最佳的驅(qū)散能力。

5 結(jié)語

本文結(jié)合超高射頻武器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，提出適合低速防暴彈發(fā)射的爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要有串聯(lián)預(yù)裝填多發(fā)彈藥的發(fā)射管模塊、點(diǎn)火節(jié)點(diǎn)模塊、發(fā)射平臺(tái)和電子控制電路模塊組成。結(jié)合武警部隊(duì)的現(xiàn)實(shí)需求，提出爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)預(yù)期的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)。通過分析彈藥的點(diǎn)火方式，得出點(diǎn)火方式?jīng)Q定了專用催淚彈的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響著整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并選擇確立了簡單可靠、易于實(shí)現(xiàn)的接觸式點(diǎn)火方式，為爆炸式催淚武器發(fā)射系統(tǒng)的各部件的設(shè)計(jì)提供了前提和約束條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李三群，張朝偉，鄧啟斌，等.多級(jí)同步感應(yīng)線圈炮的動(dòng)態(tài)特性仿真[J].高電壓技術(shù).2009（12）：3065-3070.

[2] 曹延杰，劉文彪，鄒本貴，等.三級(jí)同步感應(yīng)線圈炮內(nèi)彈道過程仿真[J].彈道學(xué)報(bào).2008（04）：92-95.

[3] 曹延杰，劉文彪，張媛，等.單級(jí)感應(yīng)線圈炮最佳初始位置仿真研究[J].計(jì)算機(jī)仿真.2006（12）：9-11.