一种用于月面建造的侵彻爆破子母弹

本发明属于月球基地构建领域，具体涉及一种用于月面建造的侵彻爆破子母弹。

背景技术：

1、20世纪末至今，世界上主要的航天大国出于对航天科技发展和国家战略的考虑，相继提出并积极实施月球、火星、小行星和其他类地行星探测计划，掀起了新一轮深空探测热潮，其中月球拥有丰富的矿产资源和极区水冰，又距离地球最近，因此成为各国开展地外天体探测的首选，并陆续开展探月和驻月研究。由此可见，各国目前的月球计划最终目标都是建立月球基地，实现载人登月并能够长期驻留的目标。

2、相比于地面环境，月面环境更加极端，如低重力、大温差、强辐射等。极端环境和复杂的功能需求对月面结构和建造提出了更高的要求。目前月球基地大多采用半隐藏式穹顶结构设计，且必须能够保持内部气压、温度、湿度稳定，能抵御辐射、风速(30km/h)以及微陨石威胁，携带3d打印材料(如月砖)或者月壤固化成形成为目前原位增材建造的核心方式。

3、但是现有的方式存在如下问题：月球基地建造需要大量的建筑材料，地月运输代价高昂；加固材料服役性能不可靠、机械操作难度大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于月面建造的侵彻爆破子母弹。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于月面建造的侵彻爆破子母弹，包括支撑架和六个子弹；

3、支撑架由圆形底板和圆形底板中部的立柱组成，六个子弹周向均匀设置在立柱外周、且每个子弹均通过底部的机械分离机构和圆形底板连接；

4、六个子弹的结构相同，子弹壳体设有沿轴向的两列易碎侵彻区，两列易碎侵彻区在子弹壳体周向上呈180°夹角设置；六个子弹在支撑架上的设置位置满足每一个子弹截面中两列易碎侵彻区连线与立柱相切，从而使得子弹爆炸时能量两两汇聚成线，聚能光面爆破，实现类穹顶结构的原位减材制造。

5、进一步的，子弹内部装药区沿轴向分为多个子装药区，相邻子装药区之间设有隔离层；相应的每列易碎侵彻区分为与子装药区数量和位置相匹配多个子易碎侵彻区，子易碎侵彻区设置在子装药区对应的外壳沿轴向的中部，占子装药区长度的1/3-2/3，易碎侵彻区的的宽度为1±0.5cm。

6、进一步的，子弹壳体采用铝合金，位于子弹前端的子装药区的前端和壳体尖卵形头部间设有冲击防护垫。

7、进一步的，冲击防护垫采用导热系数为0.07-0.10w·(m·k)-1的硅橡胶。

8、进一步的，壳体内外均设有阻热涂层，阻热涂层可耐温度大于1000℃、导热系数为0.03-0.04w·(m·k)-1，阻热涂层厚度为2-4mm。

9、进一步的，易碎侵彻区通过在壳体内设置凹槽形成，易碎侵彻区的厚度为1-2mm，使得子弹侵彻月岩时易碎侵彻区破碎、脱落，装药爆炸能量两两汇聚成线，聚能光面爆破。

10、进一步的，每一个子弹通过四个结构相同的子机械分离机构和圆形底板连接，四个子机械分离机构呈十字安装。

11、进一步的，每一个子弹设有四个滑块，每一个滑块和子机械分离机构连接，通过子机械分离机构的触发，作用于滑块，使得子弹与支撑架分离。

12、进一步的，子机械分离机构储存能量，当子弹需要分离时，释放储存的能量。

13、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

14、(1)子母弹分离采用非火工的机械分离机构：分离过程可靠性高，分离过程对弹头冲击小，分离后弹头运动状态准确度高；与火工分离技术相比具有冲击更小、安全性更高、可检测、可重复使用等优势。

15、(2)子弹侵彻体切缝结构：在弹体上形成易碎侵彻区使得弹头壳体在侵彻过程中承受很高的载荷时，易碎材料可以快速破碎脱落或熔化，为弹头装药提供减压通道，装药发生剧烈反应，聚集大量能量通过易碎侵彻区切口到达外部，实现定向的光面爆破。

16、(3)减压防护结构：在弹头壳体的外表面涂装阻热涂料，在弹头壳体内表面涂装隔热涂料并加装冲击防护垫，辅助隔绝高温、高压对内部结构的破坏及装药的影响；借助以上减压防护结构可以降低外太空高温、高压以及运输中冲击对于弹头内部结构及装药的影响，从而有效隔绝外部环境对弹头内部装药的刺激，提升弹头在运输过程中受到高温、冲击、高压等刺激时的可靠性，减少装药爆炸燃烧、结构受损等事故的发生。

17、(4)月岩原位减材建造：根据月岩原位置侵彻爆炸作用效果进行开坑，与传统的原位增材建造手段相比，更加节能减材。

技术特征：

1.一种用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，包括支撑架和六个子弹；

2.根据权利要求1所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，子弹内部装药区沿轴向分为多个子装药区，相邻子装药区之间设有隔离层；相应的每列易碎侵彻区分为与子装药区数量和位置相匹配多个子易碎侵彻区，子易碎侵彻区设置在子装药区对应的外壳沿轴向的中部，占子装药区长度的1/3-2/3，易碎侵彻区的的宽度为1±0.5cm。

3.根据权利要求2所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，子弹壳体采用铝合金，位于子弹前端的子装药区的前端和壳体尖卵形头部间设有冲击防护垫。

4.根据权利要求3所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，冲击防护垫采用导热系数为0.07-0.10w·(m·k)-1的硅橡胶。

5.根据权利要求3所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，壳体内外均设有阻热涂层，阻热涂层可耐温度大于1000℃、导热系数为0.03-0.04w·(m·k)-1，阻热涂层厚度为2-4mm。

6.根据权利要求2所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，易碎侵彻区通过在壳体内设置凹槽形成，易碎侵彻区的厚度为1-2mm，使得子弹侵彻月岩时易碎侵彻区破碎、脱落，装药爆炸能量两两汇聚成线，聚能光面爆破。

7.根据权利要求1所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，每一个子弹通过四个结构相同的子机械分离机构和圆形底板连接，四个子机械分离机构呈十字安装。

8.根据权利要求7所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，每一个子弹设有四个滑块，每一个滑块和子机械分离机构连接，通过子机械分离机构的触发，作用于滑块，使得子弹与支撑架分离。

9.根据权利要求8所述的用于月面建造的侵彻爆破子母弹，其特征在于，子机械分离机构储存能量，当子弹需要分离时，释放储存的能量。

技术总结本发明为一种用于月面建造的侵彻爆破子母弹。包括支撑架和六个子弹；支撑架由圆形底板和圆形底板中部的立柱组成，六个子弹周向均匀设置在立柱外周、且每个子弹均通过底部的机械分离机构和圆形底板连接；六个子弹的结构相同，子弹壳体设有沿轴向的两列易碎侵彻区，两列易碎侵彻区在子弹壳体周向上呈180°夹角设置；六个子弹在支撑架上的设置位置满足每一个子弹截面中两列易碎侵彻区连线与立柱相切，从而使得子弹爆炸时能量两两汇聚成线，聚能光面爆破，实现类穹顶结构的原位减材制造。本发明借助子弹侵彻体装药结构和切缝设计，实现月岩的聚能光面爆破。技术研发人员：冯君,虞莅,孙溪晨,李承瑜,朱恒,魏夫锴,李伟兵,徐智威,刘峥受保护的技术使用者：南京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18