CN101738450B - 多残渣固体推进剂燃速测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于多残渣固体推进剂燃速测试的装置，其燃烧室与过滤除尘器焊接连为一体。燃烧室内装有一绝缘胶木材料制成的防烧蚀圆形胶木片穿过安装在底座上的六根带有锥度的接线柱，置于两条靶线之间，以避免测试中炙热燃烧产物脱落造成非正常中断，影响正常工作。燃烧室顶部安装有一个透明观察窗，燃烧室壳体中间部位安装有两个透明观察窗，两观察窗沿周向相互错开180°，方便于实验观察。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于靶线法燃速测试的装置，特别是涉及富燃料多残渣固体推进剂燃速测试装置。
背景技术
在文献GJB770A-97(GJB770B-2005)方法706《燃速靶线法》公开了普通固体推进剂的燃速测试方法，其原理是：将包覆的推进剂药条试样钻孔穿入靶线，在规定的试验压强和温度下，在氮气中测定燃尽试样靶距长度所需的时间，计算出燃速。由于不同于普通推进剂，富燃料推进剂是一种高金属含量的推进剂，其氧化剂含量低且一次燃烧不充分，推进剂燃烧时燃面上有大量粒子喷射，产生黑烟，燃烧后留下褐色残渣。这种燃烧方式在使用现有靶线法进行燃速测试的过程中经常出现问题：①多残渣富燃料推进剂药条靶线的非正常中断导致计时不准确，尤其是第一靶在推进剂燃烧过程中，已燃烧推进剂炙热燃烧产物的脱落会砸断第二靶线，而实际的燃烧还没有到第二靶线处，造成计时错误；②燃烧后的残渣会造成燃烧室污染，进入管路的燃烧产物很容易造成管路堵塞而无法充气和放气，如果与燃烧室压强表连接的管路堵塞，就会造成燃烧室压强无法监测；③由于燃烧过程残渣较多，燃烧室与缓冲瓶的管路不畅通，也会造成燃烧过程压强波动较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种对富燃料推进剂在靶线法燃速测试中的装置，其以结构简单、成本低廉，便于加工的材料制成。
本发明针对多残渣富燃料推进剂燃烧过程中的靶线非正常中断问题，尤其是炙热燃烧产物的脱落将第二靶线砸断的问题。本发明对上述问题是这样解决的：将测试药条按照对应正确的位置穿引点火线以及靶线后，将其固定安装在燃烧室底座上。在第二靶线的上方加固一个绝缘防烧蚀圆形胶木片，第二靶线之上的推进剂药条燃烧产生的残余物可以被绝缘防烧蚀圆形胶木片挡住，有效地避免第二靶线被其上残余物脱落砸断，保证了燃速测试的正确计时。
为解决燃烧残渣造成的管路堵塞。本发明在燃速测试装置中燃烧室和排气管、燃烧室和缓冲瓶的共同连接处设计了过滤除尘器，在燃烧室壁上侧端开一台阶孔，台阶孔是为了方便过滤筒的安装定位。在室壁上焊接了一个内径与壁上钻孔直径相同的由外螺纹钢管制成的圆形凸台，钢管内部留有台阶，用来安装定位芯体。将圆柱状过滤筒装入圆孔。利用燃烧室壁上的台阶定位。在圆形凸台内的台阶上安装芯体，芯体为有孔的台阶型圆柱体，其头部是M8的外螺纹，可以与外部管路的标准件配合使用且头部内孔直径与外部气体管路内径相同，以保证燃烧室与外部气体流动的畅通。后安装密封圈，再安装金属环，最后拧上内有可以与圆形凸台的钢管外螺纹配合组成螺纹副的内螺纹的端盖将密封圈压紧，从而保证燃烧室的气密性。试验结束需要拆下过滤筒时，只需拧下端盖，卸下密封圈与金属环，芯体与外部气体管路可以整体从圆形凸台中移出，便可以进行过滤筒的拆除或者更换。这样芯体与外部气体管路无需经常拆装，可以保证燃烧测试系统很好的密封性。
现有靶线法测量燃速装置中，只在燃烧室外连接一个压力表来测量燃烧室的压强，然而富燃料推进剂在燃烧过程中燃烧室内压强浮动较大。如果仅用一个压力表，连接压力表的管路容易发生堵塞，另一方面压力表操作人员试图时时监测燃烧室的压强变化时既不安全也不能准确地测出燃烧室内波动的压强。所以在燃烧室上直接安装压强传感器，实现时时直接检测实验过程中燃烧室波动的压强。
为了方便观察固体推进剂药条燃烧的情况，本发明在燃烧室上设计了三个透明观察窗。其一安装在燃烧室顶部，其余两个安装在燃烧室壳体中间部位，且沿周向相互错开180°，实验时可从不同角度进行观察，透明观察窗的镜头由玻璃材料加工成为台阶状圆柱体，一端为光滑平面，另一端为凸透镜形状，通过凸透镜的聚光作用可清晰的观察燃烧室内的情况。镜头的安装方式与过滤筒的安装方式相似。在燃烧室壳体上开台阶孔以方便安装定位。在室壁上焊接一个内径与镜头较大直径相同的由外螺纹钢管制成的圆形凸台。将镜头装入圆孔，利用燃烧室壁上的台阶定位。在镜头台阶上安装能够起到良好密封作用的密封圈，再安装金属环，拧上端盖将密封圈压紧，保证燃烧室的气密性。当多次试验后需要拆下镜头进行清洁时，只需拧下端盖，卸下密封圈与金属环，镜头便可从圆孔中取出清洗或更换。通过设计安装这三个观察窗，可以对推进剂药条的燃烧过程进行拍照或者高速摄影，为对燃烧波的研究提供条件。
下面结合附图对本发明多残渣固体推进剂燃速测试装置作进一步祥细描述。
附图说明
1-燃烧室壳体 2-压强传感器接口 3-绝缘防烧蚀圆形胶木片 4-底座 5-过滤除尘器6-透明观察窗 7-芯体 8-端盖 9-圆形凸台 10-金属网筛 11-过滤外筒 12-过滤内筒 13-密封圈 14-金属环
图1是燃烧室示意图
图2是药条安装的绝缘防烧蚀圆形胶木片以及安装示意图
图3是过滤除尘器的示意图
图4是过滤除尘器中的过滤筒示意图
图5是过滤除尘器中的过滤外筒示意图
图6是过滤除尘器中的过滤内筒示意图
图7是透明观察窗示意图
具体实施方式
图1是以剖面图方式示出了燃烧室部分在安装三个透明观察窗6时，分别将它们安装在燃烧室上台阶状圆孔中，待在观察窗台阶上装好密封圈13及金属环14后，将端盖8拧紧以保证其气密性。每次在燃速测试时，先在本发明设计并制作好的过滤筒中根据实验需要安装好网筛以及酸洗石棉，检查完成后安装在燃烧室上焊接的圆形凸台9中，然后安装芯体7。待密封圈13及金属环14装好以后，将端盖8拧紧，然后将连接缓冲瓶及排气管的管路与芯体7连接，进行推进剂药条的安装及燃烧室底座4的安装。本发明改变了现有靶线法中燃烧室底座4在燃烧室本体内旋合连接密封安装的方式，而是设计为螺栓联接，这样可以有效的增大燃烧室的容积，便于药条的安装及燃烧室内压强的恒定。
图2是本发明药条安装中加装的绝缘防烧蚀圆形胶木片。
将已切制并完成钻孔的药条穿过绝缘防烧蚀圆形胶木片3的中间孔插入药池内，将已制作好的绝缘防烧蚀圆形胶木片3分别对应穿过各接线柱及药条，保证穿入第二靶线的孔位位于圆形胶木片的下方适当位置。绝缘胶木片密度小，质量轻，可以将其固定在底座4上六根带有锥度的接线柱上。然后将镍铬丝作为点火线，熔断丝作为第一、二靶线，将它们自上而下分别对应穿过药条上钻好的三个孔，分别接在接线柱上，完成推进剂药条的安装。
图3所示，在燃烧室壁上开一台阶孔保证过滤筒的安装定位。在室壁上焊接一内径与壁上钻孔直径相同的外螺纹钢管，钢管内部留有台阶，用来安装定位芯体7。将圆柱状过滤筒装入圆孔，利用燃烧室壁上的台阶定位。在圆孔内台阶的上方安装芯体7，芯体7为有孔的台阶型圆柱体，头部内孔直径与外部管路直径连接实现充放气的目的。安装密封圈13及金属环14，拧紧端盖8将密封圈压紧，保证燃烧室的气密性。
图4，图5是本发明设计的过滤筒示意图。该过滤筒由过滤外筒11、过滤内筒12以及金属网筛10组成。
过滤外筒11的底部钻有均匀分布的直径为2～4mm的圆孔，其上放置一层或多层不锈钢金属网筛10，所用网筛可以根据具体实验分别选择300目，140目和100目的不同类型；底部用来支撑金属网筛10，防止网筛在气压作用下破损。在网筛上添加适量的酸洗石棉，后安装一层网筛，再添加适量的酸洗石棉。最后在酸洗石棉上部安装过滤内筒12，过滤内筒12的筒底部钻有均匀分布的直径为2～4mm的圆孔，防止网筛以及酸洗石棉被气体冲出过滤筒。装配好后，作为一个整体装入燃烧室壁上的圆形凸台9中，起到端部定位作用。
图7示出了本发明的透明观察窗安装示意图，在燃烧室壁上开台阶孔以方便安装定位。在室壁上焊接了一个内径与观察窗的镜头较大直径相同的由外螺纹钢管制成的圆形凸台9。将镜头装入圆孔，利用燃烧室壁上的台阶孔定位。然后在镜头台阶上安装能够起到良好密封作用的密封圈13，安装金属环14，拧紧端盖8将密封圈压紧，保证燃烧室的气密性。
Claims (5)
1.一种用于多残渣固体推进剂燃速测试装置，包括由45号钢材制成的燃烧室壳体、过滤除尘器、透明观察窗、压强传感器和底座，其特征在于：它还包括一个由绝缘胶木材料制成的防烧蚀圆形胶木片(3)，圆形胶木片(3)穿过安装在底座(4)上的六根带有锥度的接线柱上，置于两条靶线之间。
2.根据权利要求1所述的多残渣固体推进剂燃速测试装置，其特征在于：所述的燃烧室壳体(1)B处开有一台阶孔，对与其连接的圆柱状过滤筒起到定位和支撑的作用，与过滤除尘器的过滤外筒(11)为间隙配合。
3.根据权利要求1或2所述的多残渣固体推进剂燃速测试装置，其特征在于：所述的过滤外筒(11)的底部与过滤内筒(12)的底部均匀分布直径为2～4mm的通孔，过滤内筒(12)的外底部与过滤外筒(11)的内底之间置放有金属网筛(10)及适量的酸洗石棉，过滤外筒(11)与过滤内筒(12)为间隙配合。
4.根据权利要求3所述的多残渣固体推进剂燃速测试装置，其特征在于：圆形凸台(9)与燃烧室壳体(1)焊接成一体，装入芯体(7)，端盖(8)压紧金属环(14)和密封圈(13)，与圆形凸台(9)通过螺纹联接，芯体(7)与排气管由螺纹联接。
5.根据权利要求1所述的多残渣固体推进剂燃速测试装置，其特征在于：所述燃烧室顶端安装有一个透明观察窗(6)；燃烧室壳体中间部位安装有两个透明观察窗(6)，两观察窗沿周向相互错开180°。
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