该密封/闭锁系统本身在极端恶劣的环境条件下容易操作,士兵必须先打开金属箱取出纤维箱

美国陆军的一项关于轻质复合材料包装箱的发明于2004年8月获得了美国专利。该发明涉及兵器领域,特别是涉及美国陆军大口径弹药,具体是指保护这些弹药的包装箱。该发明的弹药包装箱显著优点是具有优异的防冲击、抗振动、防气象条件影响等性能,并且在重量、操作效率、成本和环境影响等方面也给予了很大关注。虽然该发明的技术是专为迫击炮弹药开发的,但也适合那些采用纤维容器包装技术的坦克弹药、手榴弹和其它弹药系列。一、发明背景美国陆军要求在现代战场和训练条件下使用的兵器必须要避免受到振动、冲击和气象条件的影响。典型的像陆军60mm、81mm和120mm迫击炮这样的轻型机动武器,其轻便性、灵活性和普及性决定了它们及其所发射的弹药会受到各种非理想环境条件的影响。美国陆军希望这些武器弹药能在炎热、酷冷以及潮湿、灰尘等特定环境条件下执行任务,迫击炮弹药要能承受高重力载荷,如承受履带或轮式车辆运输、士兵携带或由固定翼或旋转翼飞机运输条件,甚至由降落伞投送。目前,这些弹药采用金属/纤维包装箱成对包装。最近,美国陆军新型轻量化旅战斗队表现出了对快速部署的重视和对提高机动性与火力的需求,并将全部重点放在了最大限度降低有关包装材料的重量和包装体积上面,同时又要求维持高爆弹药所需的保护,另外还不能忽略成本和环境因素的影响。这些要求对材料和技术提出了更多的限制,并要求包装箱可以循环使用。目前,120mm迫击炮弹药使用的金属/纤维包装箱是20世纪90年代初设计开发的,包括两个PA153纤维箱和一个PA154金属箱,PA153纤维箱装在PA154金属箱内,可使弹药得到长期保护并承受各种恶劣的运输环境。在战场或训练条件下补给弹药时,必须将PA153纤维箱从PA154金属箱中取出,这是一件耗时的工作,给士兵增加了额外的负担,并使迫击炮弹药相对无保护且使被丢弃的金属包装箱遭到损失或破坏。结果,当未用完的弹药需要重新储存时就产生了问题。而且目前的金属/纤维包装箱装2发弹,总重101磅,超出了美军操作文件规定的每个士兵举起的包装箱的最大重量是90磅的要求,所以这种包装箱必须由两个人搬运。此外,为了取出弹药,士兵必须先打开金属箱取出纤维箱,然后打开纤维箱的封条取出弹药。很明显,这是一个耗时长的过程,影响了战斗准备。另外在寒冷的天气条件下,士兵带着厚厚的手套很难将装紧的纤维箱从金属箱中取出。而且作战时,士兵一般都在弹药补给时将金属箱丢弃,只将装有弹药的纤维箱放在迫击炮运输车存储架上。由于金属箱给内部弹药提供了主要的环境保护,所以运输车架上的弹药会受到潮湿和粗暴搬运的恶劣影响,特别是当弹药不能立即消耗时,会降低弹药的整个使用寿命。另外,装车以后的金属箱常常丢失、损坏,而且当弹药需要重新打包时,两箱的打包方式就成为士兵额外的负担,特别是在训练状态下弹药常常要重新打包并返回给弹药储存库供以后使用。而且,纤维箱不容易循环利用,造成很高的生产成本和环境影响。因此,低成本轻质迫击炮弹药包装箱成为迫切需要。

二、发明概述本发明的复合材料单件包装箱是针对现有包装系统的缺点而设计,是新一代迫击炮弹药包装箱的代表。特别是该包装箱重量轻,普遍适用于现在所有类型的弹药,能够充分保护弹药,不需要第二层金属包装,而且生产、维护和处理成本都比较低。此外,该包装箱容易使用且可向前兼容,即兼容现有库存的弹药架。这些特征意味着在战场上能够更快的补给弹药。这种轻型单件包装箱由热固性树脂阻燃剂复合材料制造,它包含乙烯基酯树脂和56%玻璃纤维,用它可制成具有高结构强度要求的压力成型件。在成型过程中,这种材料在290?F温度下,承受1500磅/平方英寸的压力并保持5~10分钟。这种成型工艺的主要特点是缩短了后处理时间并降低了生产成本。该单件包装箱由箱盖和箱体组成,表面具有大量皱纹,因其密封性良好不会受到环境因素影响,不需要第二层包装。与以前的包装箱不同的是,这种单件包装箱为弹药提供了完美的环境保护,在任何时候都不会受到战场恶劣条件的影响,因此增强了弹药的服役寿命,大大简化了弹药开包后但没发射的再包装操作。此外,与目前的金属/纤维容器包装系统相比,这种复合材料单件包装箱会改善钝感弹药响应。特别是这种复合材料树脂的燃烧很缓慢并且在高温下会蒸发,因此可以防止在包装箱内积聚高压。与目前沉重的PA154金属包装箱相比,这种复合材料包装箱的金属材料用量非常少,只限于小的闭锁系统和几个固定结,因此不会产生大量破片。一件具体的单件包装箱的设计重量是7.5磅,装一发弹,由一名士兵搬运。其优点是在单件包装箱外表面有个手环,很容易用手拎着短距离行走。该单件包装箱具有堆垛特征,有两个外八角形引导包装箱两端封闭定位。关闭闭锁系统可使该包装箱关闭和密封,该密封/闭锁系统本身在极端恶劣的环境条件下容易操作,如极冷或恶劣气候或战场上的核、生、化条件。在这些条件下,由于要戴手套和穿着其它特殊防护设备会限制动作及其灵巧性。箱盖内有橡胶垫圈压在箱体边缘顶部,关闭包装箱时的密封压力可以达到最大3磅/平方英寸。因此,被包装的弹药将会保持干燥,甚至浸在7英尺深的水中也能完全保证密封。这种密封特征与目前的条带密封系统相比,不但易于使用而且更有效率。除防水外,该包装箱还能够防水蒸气且能为弹药提供全面防护,在不可控制的户外环境下储存期最少可达一年,在室内可控的环境下最少可以储存20年。另外,该包装箱具有优异的抗冲击强度,可以适应温度范围约-65?F~160?F的各种战场环境。专门设计的辅助包装部件为包装箱内部弹药提供了紧密的包装,保证装卸时的包装质量,确保对弹药的运输防护。这些辅助包装部件包括引信支架和其它缓冲材料,可使该单件包装箱很容易地适用于全部迫击炮弹药系列,如高爆弹药、照明弹、红外照明弹和发烟弹等。由减轻重量、减小体积以及包装材料的减少所给予的优点并不局限在使用方面,还可使给定体积内装更多的弹药、在战斗中提供更多弹药、明显提高后勤作业效率、降低生产和运输成本等多个方面。使用单层包装箱的包装系统,由于不需要在装车之前去除掉外层包装箱,降低了士兵的负担,缩短了向迫击炮弹药架供给弹药所花的时间。在战场上快速补给弹药是一件涉及生死的大事,因此这也是本包装箱系统一个很重要的优点。本发明设计的单件包装箱可以重复使用,因此减少了环境负担及环境处理成本。该包装箱还可显著节约装载、装配和包装过程的经费,因为单层包装系统简化了包装操作,通过减轻重量、减小体积和减少打包操作,显著改进了后勤作业水平。此外,用安全丝封铅完成包装操作可使该装置防干预。向前的兼容性也是该单件包装箱的另一个特征。该单件包装箱的设计能够使其在现有车辆弹药架上作业,也能够与现有纤维包装箱并行运作。不需要对现有库存弹药进行重新包装。该复合材料单件弹药包装箱代表了120mm迫击炮弹药的新一代包装箱,针对为美国陆军迫击炮弹药提供优秀防护的需求,降低了生产和处理成本,可提供和促进在野外的易用性,且比以前的包装箱显著减轻了重量。虽然本发明用于120mm弹药,但该技术可很容易地扩展到60mm和81mm迫击炮弹药,还可以扩展到坦克和榴弹炮弹药、手榴弹以及其它需要安全运输包装和目前依靠纤维/金属包装箱包装技术的弹药。

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