钢管里放火药能炸碎钢管吗和钢珠会发射出去吗?

题主要问的应该是,为什么火炮射出的炮弹在发射瞬间不会被发射药一起引爆,但是命中目标时又能爆炸。楼主需要的是关于炮弹引信的相关知识。这是一个极简单的弹头引信示意图。说它是极简单的,是因为它只描述了弹头落地时,引信里的击针撞击雷管,引爆炮弹的过程。当然这是引信的基本功能,但是它太简单了,连引信的保险机构、发射时怎么解除保险、如何做到瞬发、惯性、延期都没有体现出来。所以这里试举几例典型的引信,解释一下引信是如何在平时不爆炸、在发射时也不爆炸、但是落地就爆炸的,这里需要读者有一定的空间想象能力。先说说弹头触发引信:这是苏联KTM-1式弹头引信的剖面图,这种引信在二战中广泛配用在45毫米、76毫米加农炮榴弹上。我国在50年代也仿制过这种引信,叫做卡-1式引信或者榴-3式引信。这种引信是钢制的,头部有一个保险帽(1),保险帽下面有一层薄膜(22),薄膜下是击针体(21)。为了保证落地触发的敏感性,击针体由木或者塑料做的击针座(红色)和比较细的击针组成。击针外面,缠绕着击针簧(20)。在平时因为击针簧顶着,击针是戳不到火帽(18)的。火帽(18)装在一个沉重的惯性体(8)上,这个惯性体外面被惯性筒(7)和保险爪(17)挡着,不能向上运动,和击针隔开了一段距离。所以,这个引信在发射前,击针戳不到火帽,是安全的。保险爪(17)的形状如下:它有四个向外伸出的抓钩。记住这个形状,之后的动作,和这四个抓钩有关。当炮弹发射时,惯性筒(7)克服弹簧(6)后坐,被保险爪向外伸出的抓钩挂住。炮弹出膛后,惯性筒、保险爪和火帽所在的惯性体连成一个整体被弹簧(6)抬起。此时,引信的保险就解除了。这种KTM-1引信有两种起爆方式——瞬发和惯性。瞬发是一触及目标就爆炸,大部分弹片会飞散出来,用于杀伤步兵;惯性是有一个很短暂的延期,让炮弹侵入目标内爆炸,用于爆破破坏。如果需要瞬发,在发射前需要把头部的保险帽拿掉,落地后地面直接冲击击针体,击针戳击火帽,火帽爆燃产生的火焰点燃雷管(10),引爆炮弹。如果需要惯性,发射前把保险帽留着,落地后地面不会直接冲击击针体,而是装火帽的惯性体在惯性作用下向前冲,撞击击针,引燃火帽引爆炮弹。所以,炮弹引信在平时有保险,发火组件是隔开的,不会爆炸,要通过发射时的冲击惯性打开保险,引信才会进入待发状态,落地时的撞击才会让引信爆炸。上面这张图展示的就是KTM-1引信击发瞬间、飞行中、瞬发状态和惯性状态的动作原理。也有一些炮弹,引信的保险是用弹体旋转的离心力解除保险的:比如这个B-37引信,这是苏37毫米高射炮杀伤榴弹用的引信,国内仿制的型号叫榴-1引信。它的雷管(左上角的特写)装在一个半圆形的底座上,平时是偏过一定角度的,这个半圆形底座左右被两个销子固定(图中只能看到一个销子端头的圆型,在半圆形雷管座上)。炮弹出膛后在旋转离心力的作用下,两个销子被甩出去,这个半圆形雷管座失去固定,就自动转正,雷管就对准了击针,只要一撞击目标就引爆了。-------------------------------------------------9月25日更新-------------------------------------------------------评论区里有人问,高射炮弹在空中没有击中目标会不会掉下来伤人。这个问题是通过延期自毁装置解决的,这张图左下角的截面就是延期自毁装置,发射时有一个撞针在惯性作用下打击一个火帽点火,把延期药盘(那一圈)点燃,延期药盘沿着这一个圈烧,如果炮弹没有撞击到目标,飞行一段距离后点燃中间的雷管引爆炮弹自毁。还有人问,纪录片电影里轰炸机飞过,旁边炸开一个个高射炮弹爆炸的烟圈,这是怎么回事?这个部分我将放到后面的时间引信里介绍。没想到这个答案引起那么多人点赞,谢谢大家!还有人提出了很多问题,比如,有没有延期爆炸的引信?装KTM-1引信的炮弹如果受到外力撞击、跌落,会不会解脱保险?破甲弹头部的探杆是不是引信?迫击炮弹能不能在硬物上撞过后当手榴弹扔出去?我觉得这些问题都非常好,所以在介绍时间引信之前,我先试着解答一下这些问题吧。评论区里 @依然很准 朋友提到,KTM-1引信仅仅用一个径向的力就解脱保险,太不安全,现在的引信起码要两个不同的力解脱,这个评论非常专业。所以我觉得有必要介绍一个更完善的弹头触发引信——榴-5引信。榴-5引信的原型是苏联B-239。这种引信用在大中口径加农炮榴弹上。还有一种引信叫榴-4,结构和它基本一样,就是弹簧机构的抗力较小,用在初速较低的榴弹炮炮弹上。这种引信的击针是用一个滑套、一个滑套簧和三颗保险钢珠固定的。在平时,两颗钢珠卡在击针腰部,外面又被滑套罩住,这两颗钢珠无法滚出,击针被固定住了。而罩住钢珠的滑套,顶部又被第三颗钢珠卡住,不能向上抬。只有当发射瞬间,滑套在惯性作用下压滑套簧后坐,顶部的一颗钢珠才会滚落,发射瞬间的冲击过后,在炮弹飞行中,滑套上抬,因为这次没有顶部钢珠限位,能充分抬起,就把下面卡住击针的两颗钢珠释放了。此时,击针就失去固定,进入了待发状态。这个由滑套罩住保险钢珠、顶部又被一颗钢珠卡住的击针保险结构在很多苏联弹药引信中能见到,是一个比较成熟可靠的设计。而榴-5比之前介绍的KTM-1更完善的一个地方就是,除了击针有保险,它的雷管也有隔离保险。注意看右下角的AA剖视,有一根粉红色的法条样的盘簧,这是干什么用的呢?原来榴-5引信的雷管平时是和底下的传爆药错开隔离的,平时,雷管不对着传爆管,只有当发射后,一个被钢珠(又是钢珠)卡住的弹簧销抬起,雷管底座才会在盘簧作用下转过来,此时雷管才和传爆管对准,才能引爆炮弹。这个设计的好处是,及时在运输中,雷管收到外力作用(比如砸打、跌落)爆炸了,因为没有对准传爆管,最多就是雷管自己炸了,厚实的雷管座和引信壳体能阻止爆炸力引爆传爆药。这个弹簧销在哪里呢?就是图中这个部分,我放大了一下。图中紫色的、钉子样的销子就是。顶部有个钢珠。只有发射时的惯性让这个销子后坐,顶部的钢珠才能滚出来,然后销子被弹簧抬起,雷管底座才能转过来。在榴-5上,也能解决另一个评论区里的问题:能不能让炮弹延迟爆炸。在KTM-1中,起爆方式只有两种,要么瞬发,要么惯性(也叫短延期),操作区别就是戴不戴引信头部保险帽。在榴-5中,这个保险帽也被保留了,但还多了一种引信起爆方式——延期。在瞬发和惯性模式下,火帽爆燃的火焰是直接点燃雷管的。在延期模式下,则是通过一小段延期药(可以理解成一段燃烧时间很短的导火索)再点燃雷管,这个延期时间是0.035-0.09秒。能让炮弹钻入目标深处爆炸,用来破坏掩体和建筑物。这个调整瞬发还是延期的开关,就是这两张图里,引信体中央那个黄色的圆形。其实这是一个圆柱形销子。左图是瞬发、惯性状态,销子中间的通道是打通的,火焰直接传导下去;右图是延期状态,注意看这个销子转了90°,通道被封死了,火焰只能通过销子左侧的延期药管传递下去。所以榴-5有三种起爆模式:瞬发——发射前这个转换销转到“瞬”,取掉引信头部保险帽。惯性——转换销转到“瞬”,保留引信头部保险帽。延时——转换销转到“延”,保留引信头部保险帽。使用延时功能,除了刚才说的,让炮弹钻入目标深处爆炸外,还有个功能就是在小角度弹着的时候,让炮弹像打水漂一样跳起来在空中爆炸,增大破片杀伤效果。这叫“跳弹射击”。还有个问题就是好几个人问,迫击炮弹能不能用力墩一下后当手榴弹扔出去。这个主要来自《拯救大兵瑞恩》的剧情,具体行不行就要看引信,如果这种迫击炮弹引信只需要发射时的惯性就能解除保险,那么就是可以的。比如下面这个二战时期的美制M52B1迫击炮弹引信举例子:左边是平时状态,外面有一个钢丝运输保险销,保险销栓住了零件A。发射前,拿掉钢丝运输保险销,发射瞬间的惯性让A后坐,A后坐后零件B在弹簧的作用下从侧面弹出去,释放了C也就是火帽座。火帽座C顺着尖头方向滑动,红色的火帽就对准了击针。落地后击针击发火帽,引爆底下的雷管E。那么就能看出来,即使没有在迫击炮管内发射,仅仅是用力墩一下,只要力量足够大让A后坐释放零件B,引信就能进入待发状态,投出去后落地就能爆炸。所以这个剧情设计是完全合理的。下面说说破甲弹的压电引信 @田日先Mk.II:破甲弹是靠锥形装药爆炸、把药型罩汇聚成高温高压金属射流来击穿装甲的,它对爆炸的时机、炸高非常敏感,普通的机械触发引信因为没有那么灵敏,会有一定的延迟,所以不适合做破甲弹引信,破甲弹一般用的是压电引信。破甲弹头部往往有一个探杆,探杆头部装着一块压电陶瓷,压电陶瓷在撞击时会产生一个脉冲电流,电流顺着弹体里的导线(也可以不用导线,用弹体金属壳作为导电体)传递到弹体尾部的引信,引爆一个电雷管再起爆炸药。比如这个苏制125毫米BK-14M破甲弹,用在T-64、T-72、T-80、T-90的125毫米坦克炮上。头部探杆里,零件3就是压电陶瓷,受撞击后就能产生电流,顺着弹体、药型罩构成的电路回路引爆弹体尾部的电雷管。今天要说的最后一个问题,是否存在各个角度撞击都能爆炸的引信。普通的炮弹、火箭弹、导弹、航空炸弹要么是旋转稳定,要么是尾翼稳定,所以弹着时的姿态是相对稳定的,都是头部先撞击,引爆引信只需要考虑径向的力。但是手榴弹这样的弹药是人力投掷的,弹体在飞行中是任意滚动的,落地的姿态也是不可控的,大部分手榴弹使用的都是延期引信,但也有个别手榴弹使用了碰炸引信,这个时候就要使用万向碰炸引信了。比如下面这个英国№69手榴弹。这是英国在二战中使用的一种杀伤手榴弹,弹体是塑料做的,没有金属破片,属于进攻手榴弹。它就使用了一个万向碰炸引信:这个引信外面有一个塑料的保护帽,使用前拧掉,然后投出手榴弹。出手后手榴弹引信上绕着的一条布带就被甩出去,把保险销也带走了,此时引信保险就解脱了。万向碰炸结构的核心就是那个金属重球,这个金属重球是装在锥形空间里的,四周都是斜面。如果手榴弹直着落地,重球就直接挤压下面的击针击发火帽;如果手榴弹是斜着歪着滚动着落地的,落地时重球向旁边运动,因为旁边都是斜面,一样会把击针朝下挤击发火帽。使用碰炸引信的手榴弹优点是能向屋顶、上坡、移动目标投掷不怕滚下来弹开,因为一碰到就炸了;缺点是碰炸引信的可靠性不是很好,如果遇到瞎火弹,排除起来非常危险,因为任意方向的冲击晃动都有可能引爆。今天更新了不少,主要是针对评论区的提问进行的解答,下一回更新我就说时间引信……--------------------------9月29日更新-----------------------------今天来说说时间引信其实最早的前装滑膛炮榴弹,用的就是最原始的时间引信球形炮弹上留一个小孔,插上一根信管,信管里是一根导火索,开炮时发射药燃气点燃延期信管里的导火索,导火索开始燃烧,等飞了一定距离,导火索点燃炮弹内部的黑火药,炮弹爆炸。这就是最原始的时间引信。但是这种时间引信极其原始,无法调节时间,打近的目标时炮弹落地弹起来滚了老远才爆炸;打远的目标时炮弹还没落地就在空中炸掉了。所以这种原始的延期药管很不好用。一直到19世纪中后期,能调节延期时间的引信才出现,最初这种引信不是用在高射炮上的,当时还没有高射炮,是配用于榴霰弹。就是下面这个东西:榴霰弹弹体里大部分填充了铅弹丸,底部空间里填充了抛射药,头部就安装了时间引信。这种时间引信是用延期火药盘燃烧长度来调节延期时间的,所以也叫药盘时间引信。延期药盘可以想象成一盘蚊香,这盘蚊香装在一个可以旋转的金属圆盘上,就是图中有刻度的这个环。发射前,根据射击距离查表得知需要留多少延期时间,用一个专门的扳手旋转这个刻度盘,调整到需要的刻度上,这个动作相当于让蚊香不是从头烧起,而是从中间某一段开始烧起,留下的燃烧时间就是延期时间。发射瞬间,击针5后坐撞击火帽点火,火帽的火焰点燃下面的时间药盘,因为引信被装定在某个刻度上,这个药盘是从中间某一段开始烧起的,经过规定的时间最后点燃下面的传火药4。在榴霰弹上,传火药4被点燃后,火焰通过榴霰弹中部的一根传火管,如下图点燃尾部的抛射药。榴霰弹和今天的杀伤榴弹、爆破榴弹有一个本质的区别就是它不是靠弹体炸药爆炸把外壳炸碎,靠弹片杀伤目标的,它是用少量抛射药把弹体内的铅弹丸向前抛出,让铅弹丸呈一个喇叭形向前抛散,形成一个喇叭形杀伤区。十九世纪末的时候步兵战术还是线列阵,就是所谓排队枪毙战术,当密集的步兵横队突然遭到榴霰弹的射击,大量铅弹丸劈头盖脸喷过来,造成的伤亡会有多大可以想象。所以当时各国炮兵都很重视榴霰弹。但是随着一战的爆发,陆战很快陷入到堑壕战当中,在堑壕、有顶盖掩体的保护下,榴霰弹对步兵的杀伤效果就小多了:所以一战开始后,榴霰弹的作用迅速下降,大中口径榴弹炮的地位迅速上升,这也是炮兵武器发展中一个重要的变化。然后我们回到最初大家提问的高射炮上。首先要说明一下,中小口径的高射炮除了现在时髦的可编程弹药外(其实这就是一种高科技榴霰弹),绝大多数小口径高射炮榴弹都是用碰炸引信的,靠直接命中飞机爆炸毁伤的,只有75毫米以上的大中口径高射炮,才用空炸榴弹射击敌机。空炸榴弹发射后飞到一定的高度爆炸,靠炸开的弹片毁伤敌机,而让高射炮空炸榴弹在规定的高度爆炸的技术绝不是一些人说的什么大气气压引信,而是时间引信!早期的高射炮空炸榴弹用的就是榴霰弹类似的药盘时间引信,到第二次世界大战时期,使用药盘时间引信的高射炮对空榴弹还很多。但是对空射击和榴霰弹对地射击不同,对空射击时炮弹高度快速上升,大气压力快速变小,会影响药盘引信燃烧的均匀性甚至会熄灭;而且药盘时间引信里的延期火药害怕受潮,受潮后就可能变质,燃烧速度就发生变化,对平时储存的要求也比较高。取代它的是更精密、更精确的钟表时间引信。1916年,第一次世界大战期间,德国克虏伯公司就开始生产一种钟表时间引信,用在高射炮对空榴弹上。这种引信可以理解成一个机械闹钟,只不过闹钟到点后释放闹铃响铃,钟表时间引信到点后机械结构释放击针击发雷管引爆炮弹。这种引信时间更精确,不受高度大气压影响,也不用担心火药盘受潮,所以到第二次世界大战开始,逐步取代了药盘时间引信成为大中口径高射炮对空榴弹的主用引信,直到战争末期,美国才研发了更先进的无线电近炸引信开始取代钟表时间引信。这是二战中德国使用的88毫米高炮对空榴弹,它配用的就是一个钟表时间引信。这是这种引信的特写,充满了机械美感!这种钟表时间引信的装定时间方式和药盘引信是一样的,转动引信中间的装定环,就是图中引信体上灰色的这个圈。新中国建立以后,我国装备过苏制52-k 85毫米高炮,还生产了仿苏的59式100毫米高炮,其中85毫米高炮早期用过仿苏的T-5药盘时间引信,而后期,则和100毫米高炮榴弹一起,使用仿苏BM-30钟表时间引信,国内把这种引信命名为时-5钟表时间引信。在最后,我想介绍一下高射炮对空榴弹时间引信是如何装定的。在早期,高射炮对空榴弹装定时间引信和装定榴霰弹引信一样,依靠人工用一个扳手转动时间装定环来装定。这个扳手的样子是这样的:这是二战时苏军52-k 85毫米高炮,注意右侧一个士兵,他就在用扳手装定引信。使用扳手装定引信时,高炮阵地上的指挥仪(一台机械计算机,把测距手用光学仪器测出的目标高度、速度、航向等参数输入进去,就能计算出高射炮射击的方位角、仰角、装定表尺以及时间引信需要装定的延期时间),指挥仪操作手把这些数据大声喊出来,炮位上的弹药手就用扳手人工装定。但是,这种方式又慢又不准确,等指挥仪操作手喊出射击诸元,弹药手装定引信,飞机的位置已经发生了变化。所以后来就出现了自动的引信装定装置——引信测合机。引信测合机装在高射炮上,用电缆和炮阵地的射击指挥仪连接,射击指挥仪测出目标诸元和引信装定时间后,炮手只要把高射炮弹弹头插到引信测合机里,电机就会自动旋转引信装定环,给炮弹装定需要的延期时间,这就比人工装定快速准确多了。这个问题的回答就算结束了,以后有机会我再介绍关于弹药和引信的知识,希望大家喜欢。

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