CN103412107A - 非理想炸药爆炸作功能力测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非理想炸药爆炸作功能力测量装置。所公开的装置包括：起爆电极、爆炸腔室、弹丸滑行筒、弹丸和测速器，爆炸腔室内顶部设有吊药环；起爆电极与爆炸腔室内联通；爆炸腔室与所述弹丸滑行筒密封连接且二者相通；弹丸置于弹丸滑行筒中；测速器安装于弹丸滑行筒中。该测量装置设计了弹丸和弹丸滑行筒，通过将弹丸滑行筒与爆炸腔室连通，使爆炸冲击波能和产物膨胀能及持续反应释放的能量转化为弹丸在弹丸滑行筒内加速运动的动能，利用安装在弹丸滑行筒末端的测速器测量弹丸飞出弹丸滑行筒口部的速度，可以计算尺弹丸的飞行动能，依据能量转化与守恒原理可知，该弹丸的动能即为炸药爆炸的作功量，即炸药爆炸作功能力。

Description

非理想炸药爆炸作功能力测量装置

技术领域

本发明涉及一种炸药的爆炸作功能力测量装置，尤其涉及一种非理想炸药的爆炸作功测量装置。 

背景技术

为了提高炸药爆炸的总体作功能力，最主要的技术途径是向高爆炸药中加入燃烧热值高的金属燃料和氧化剂，形成高能量的混合炸药，这类混合炸药具有明显的非理想爆轰特性，爆轰临界直径较大，爆炸反应能量释放时间较长，产物膨胀较慢，爆炸持续作功能力较强。 

目前评价炸药爆炸作功能力的试验装置主要有扩孔铅铸和弹道臼炮两种。 

扩孔铅铸是将炸药放置在圆柱形铅铸中央内孔爆炸，通过测量爆炸前后内孔体积的增量值，相对比较不同炸药的爆炸作功能力； 

弹道臼炮装置由弹丸、臼炮体和臼炮摆等组成。炸药爆炸后推动弹丸高速向前飞出臼炮体，根据动量守恒，臼炮体会向后摆动，通过测量臼炮体向后的摆角就可以计算出炸药爆炸所作的功。 

这两种装置最大试验药量均为10g，而且炸药一经起爆，爆轰产物就会瞬间泄出，致使爆炸场的温度和压力快速降低，爆炸释能反应无法继续进行，因此只适用于爆轰临界直径小且爆轰释能反应在C-J面瞬间完成的理想爆轰炸药，不适用于爆轰临界直径大，爆轰反应区宽，爆炸释能反应时间长的非理想炸药爆炸作功能力的评价。 

目前对于非理想炸药的爆炸作功能力一直无法准确衡量，这给非理想炸药的配方设计和在武器系统中的应用带来了很大的障碍。 

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可以进行爆轰临界直径大、爆炸释能反应时间长的非理想炸药爆炸作功能力准确测量的试验装置。 

为此，本发明提供的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，包括：起爆电极、爆炸腔室、弹丸滑行筒、弹丸和测速器， 

所述爆炸腔室内顶部设有吊药环； 

所述起爆电极与爆炸腔室内联通； 

所述爆炸腔室与所述弹丸滑行筒密封连接且二者相通； 

所述弹丸置于弹丸滑行筒中； 

所述测速器安装于弹丸滑行筒中。 

本发明的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，利用爆炸能量转化与守恒原理，将炸药爆炸时冲击波作功与爆轰产物膨胀作功及持续反应释放的能量全部转换为弹丸飞行的动能，通过测量弹丸飞出滑行筒的速度，可以计算出弹丸的动能，以此衡量非理想炸药爆炸作功能力。 

本发明的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，爆炸腔室最大能够承受200g装药量的爆炸冲击，可以使当前所有类型的非理想炸药实现爆轰，完全满足爆轰临界直径大的非理想炸药爆炸作功能力的测量。 

本发明的其他技术特征及相应的技术效果为： 

（1）所述爆炸腔室上设有密封盖体。以实现爆炸腔体的密封。 

（2）所述爆炸腔室上设有气阀。这样可以在爆炸腔室内进行真空、1个大气压的空气、充氧、充惰性气氛等不同环境下的非理想炸药爆炸作功能力测量，区分出爆炸冲击波的作功能力和爆轰产物后续反应释放能量的作功能力。 

（3）本发明的非理想炸药爆炸作功能力测量装置还包括用于测量爆炸腔室 内压力的压力表。 

（4）所述爆炸腔室与弹丸滑行筒之间设有爆炸破膜片。使爆炸腔室形成一个密封空间，可以抽真空或充入不同的气体，实现非理想炸药在不同环境条件下的爆炸。 

（5）所述弹丸滑行筒的轴向长度为0.5～1.5米。根据不同类型炸药爆炸反应释放能量的时间，更换弹丸滑行筒的长度，实现所有种类炸药爆炸作功能力的测量。 

（6）所述弹丸包括弹托和固定安装在弹托上的弹丸体，所述弹托的径向尺寸与弹丸滑行筒的径向尺寸相同，所述弹托的材质为聚四氟乙烯，所述弹丸体的材质为金属。其中弹托的材质采用聚四氟乙烯可确保爆炸腔室不泄气。 

（7）所述安装在弹丸滑行筒的出口端部。以对弹丸的速度进行测量。 

附图说明

图1是非理想炸药爆炸作功能力测量装置总装配主视图； 

图2是爆炸室结构图； 

图3是弹丸结构图； 

图4是弹丸滑行筒结构图； 

图中各代码表示： 

1-爆炸腔室、2-爆炸破膜片、3-弹丸、4-弹丸滑行筒、5-密封圈、6-测速器； 

11-密封端盖、12-爆炸腔体、13-起爆电极、14-吊药环、15-密封垫圈、16-压力表、17-气阀； 

31-弹托、32-弹丸体； 

41-法兰、42-滑行直筒。 

具体实施方式

本发明的技术构思是：设计一种非理想炸药爆炸作功能力的测量装置，实现爆轰临界直径大，爆炸反应能量释放时间较长，产物膨胀较慢，爆炸持续作功能力强的不同类型非理想炸药爆炸作功能力的准确测量。采用爆炸能量转化与守恒原理进行设计，将被测炸药柱放置在一个可以充入不同气体的爆炸腔室内进行引爆，实现非理想炸药在不同环境条件下的完全爆轰和持续反应。设计了弹丸和弹丸滑行筒，通过将弹丸滑行筒与爆炸腔室连接，使爆炸冲击波能和产物膨胀能及持续反应释放的能量转化为弹丸在弹丸滑行筒内加速运动的动能，利用安装在弹丸滑行筒末端的激光测速探头测量弹丸飞出弹丸滑行筒口部的速度，可以计算出尺弹丸的飞行动能，依据能量转化与守恒原理可知，该弹丸的动能即为炸药爆炸的作功量，即爆炸作功能力。 

以下是发明人给出的实施例，以对本发明的技术方案作进一步解释说明。在以下的实施例中，零部件未说明的材质均为不锈钢，螺栓、螺母等连接件均采用标准件。 

实施例1： 

参照图1至图4，本实施例的非理想炸药爆炸作功能力测量装置包括有爆炸腔室1、爆炸破膜片2、弹丸3、弹丸滑行筒4、测速器6（测速器选用可以购置的标准激光测速探头）和密封圈5。 

参见图2，爆炸腔室1为水平圆柱筒形，具体结构包括密封端盖11和爆炸腔体12，其上安装于起爆电极13、吊药环14、密封垫圈15、压力表16和通气阀体17。 

密封端盖11和爆炸腔体12利用螺纹连接，中间通过密封垫圈15进行气体密封。 

密封端盖11为圆台形，由高强度不锈钢整体加工而成，直径为310mm～ 360mm，圆台直径为220mm～260mm,总体高度为60mm～80mm,圆台高度为30mm～40mm,在密封端盖1-1上，沿直径为160mm～170mm的圆周上，对称的钻两个直径为10mm～12mm的带内螺纹的通孔，在这两个通孔上分别通过密封螺纹安装上压力表连接件16和通气阀体17。 

爆炸腔体12为水平圆筒形，由不锈钢整体铸造而成，外径为310mm～360mm，内径为220mm～260mm，总体长度为300mm～320mm,左端开口，并带有深度为60mm～80mm的内螺纹，右端在中心有直径为130mm～150mm的圆形通孔,在爆炸腔体12右端面有直径为170mm～180mm的圆形沉孔，深度为0.2mm～0.5mm，沿右端面直径为270mm～280mm的圆周均布有六个直径为15mm～20mm的螺纹孔，深度为18mm。 

起爆电极13用铜棒加工而成，直径为5mm～8mm，长度为100mm～150mm，用螺纹固定安装在爆炸腔体12上，铜棒13与爆炸腔体12之间用绝缘电胶木进行绝缘处理。 

吊药环14用不锈钢加工而成，为长度50mm～70mm，宽度10mm～15mm，厚度5mm～7mm的长方体，在其上有直径为3mm～5mm的通孔，吊药环14焊接在爆炸腔体12内靠近起爆电极13的位置处。 

密封垫圈15用真空橡皮板加工而成，外径为310mm～360mm，内径为225mm～265mm，厚度为3mm～5mm。 

压力表16通过压力表连接件安装在密封端盖11上，压力表连接件用不锈钢加工而成，一端通过螺纹连接在密封端盖11上，另一端通过螺纹与压力表16连接。 

气阀17用不锈钢加工而成，通过螺纹连接在密封端盖11，可实现通过阀体对爆炸腔体内进行抽真空和充不同气体。 

爆炸破膜片2用紫铜加工而成，直径为170mm～180mm，厚度为0.5mm～1mm，可以承受0.3MPa～0.6MPa的静态压力。 

参见图3，弹丸3由弹托31和弹丸体32组成。弹托31用聚四氟乙烯棒加工而成，为一端带有沉孔的圆柱形，直径为130mm～150mm，厚度为30mm～40mm, 沉孔直径为120mm～140mm，深度为15mm～20mm。 

弹丸体32为头部为球冠状，底部为平面的圆柱体，用不锈钢棒加工而成，直径为122～142mm，长度为150mm～200mm,通过过盈配合紧密嵌入弹托31的沉孔中。 

参见图4，弹丸滑行筒4由法兰41和滑行直筒42组装而成； 

法兰41和滑行直筒42均由不锈钢加工而成，通过焊接连接在一起。法兰41的外径为310mm～360mm，内径为130mm～150mm，厚度为20mm～30mm，沿直径为270mm～280mm的圆周均布有六个直径为16mm～21mm的通孔。 

滑行直筒42外径为170mm～190mm，内径为130mm～150mm，其长度为0.5m。 

测速器6为通过螺纹连接安装在滑行直筒42的弹丸出口端，滑行筒内上共安装有两对测速器6，每对测速器6中的两个测速器6之间的距离为5mm～10mm。 

密封圈5用真空橡皮板加工而成，为圆环形，外径为310mm～360mm，内径为125mm～135mm，厚度为3mm～5mm，在其上沿沿直径为270mm～280mm的圆周均布有六个直径为16mm～21mm的通孔。 

本发明的非理想炸药爆炸能量测量装置装配时，将爆炸破膜片2平整地放入爆炸腔室1右端的圆形沉孔中；将弹丸3装入弹丸滑行筒4中，弹托31与法兰41外端面齐平，以统一和保证弹丸3每次测量是的运动距离，在爆炸腔室1与弹丸滑行筒4之间放置密封圈5，用螺栓逐次穿过法兰41和密封圈5上的通孔，将爆炸腔室1与弹丸滑行筒4紧密连接； 

将被测炸药试样利用细线悬挂在爆炸腔室1内的吊药环14上，使炸药试样的中心与爆炸腔室的中心轴等高，将炸药试样上的两根雷管导线分别与爆炸腔室1上的两个起爆电极13连接；将密封垫圈15平整地套在密封端盖11的圆台上，再将密封端盖11与爆炸腔体12通过螺纹紧密连接，完成装配。 

实施例2： 

本实施例给出利用实施例1的非理想炸药爆炸作功能力测量装置进行某含铝非理想炸药爆炸作功能力测量的实例。 

本实施例所用含铝非理想炸药的配方为65RDX/30Al/5粘，采用压制成型工艺，制备成直径为40mm,高度为45mm的圆柱形炸药柱。 

将爆炸破膜片2平整地放入爆炸腔室1右端的圆形沉孔中；将弹丸3装入弹丸滑行筒4中，弹托31与法兰41外端面齐平，在爆炸腔室1与弹丸滑行筒4之间放置密封圈5，用螺栓逐次穿过法兰41和密封圈5上的通孔，拧进爆炸腔室右端面上的螺纹孔中使爆炸腔室1与弹丸滑行筒4紧密连接，预紧力矩为120N·m～150N·m；将被测含铝非理想炸药试样利用细线悬挂在爆炸腔室1内的吊药环14上，使炸药试样的中心与爆炸腔室的中心轴等高，用导线将爆炸腔室1外部的两个电极13短路连接后，将炸药试样上的两根雷管导线分别与爆炸腔室1内部的两个起爆电极13连接；将密封垫圈15平整地套在密封端盖11的圆台上，再将密封端盖11与爆炸腔体12通过螺纹紧密连接，预紧力矩为140N·m～160N·m；关闭通气阀体17，此时爆炸腔体内部为1个大气压的空气环境；起爆被测含铝非理想炸药，在爆炸冲击波作用下爆炸破膜片2碎裂，爆炸冲击波、爆轰产物膨胀及持续反应释放的能量推动弹丸3加速沿弹丸滑行筒4运动，当弹丸飞行到弹丸滑行筒4出口时，炸药爆炸反应能量释放过程结束，弹丸达到最大运动速度；利用激光测速探头4-3得到的弹丸速度为2.01×10³m/s，其比动能为2.02MJ/kg，即就是所测含铝非理想炸药在1个大气压的空气环境中爆炸的爆炸作功能力为2.02MJ/kg。 

Claims (8)

1.一种非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，

包括：起爆电极、爆炸腔室、弹丸滑行筒、弹丸和测速器，

所述爆炸腔室内顶部设有吊药环；

所述起爆电极与爆炸腔室内联通；

所述爆炸腔室与所述弹丸滑行筒密封连接且二者相通；

所述弹丸置于弹丸滑行筒中；

所述测速器安装于弹丸滑行筒中。

2.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述爆炸腔室上设有密封盖体。

3.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述爆炸腔室上设有气阀。

4.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置还包括用于测量爆炸腔室内压力的压力表。

5.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述爆炸腔室与弹丸滑行筒之间设有爆炸破膜片。

6.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述弹丸滑行筒的轴向长度为0.5～1.5米。

7.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述弹丸包括弹托和固定安装在弹托上的弹丸体，所述弹托的径向尺寸与弹丸滑行筒的径向尺寸相同，所述弹托的材质为聚四氟乙烯，所述弹丸体的材质为金属。

8.如权利要求1所述的非理想炸药爆炸作功能力测量装置，其特征在于，所述测速器安装在弹丸滑行筒的出口端部。

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