CN103673789B - 一种分离螺母解锁临界装药量的确定方法 - Google Patents

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Abstract

一种分离螺母解锁临界装药量的确定方法，步骤为：（1）进行M次分离螺母设计安装预紧力矩状态下的冷气分离试验，记录每次冷气分离试验时分离螺母解锁瞬间的冷气气压值，由此计算得到M次分离螺母解锁瞬间的冷气气压值的均值P，M不小于；（2）根据分离螺母所采用的点火器主装药类型，确定单位质量的主装药所能产生的能量RT，利用公式预估分离螺母临界装药量mM，其中V为分离螺母的解锁容腔容积；（3）根据步骤（2）得到的临界装药量预估值mM，在确保有效压药密度的基础上确定分离螺母所用点火器的最小主装药量。本发明方法可以大幅减少分离螺母临界装药量摸索试验的试验成本和周期，能有效指导分离螺母的点火器装药量设计。

Description

一种分离螺母解锁临界装药量的确定方法
技术领域
本发明属于火工品技术领域，涉及一种分离螺母临界解锁装药量的确定方法，适用于分离螺母的解锁临界装药量预估，可有效指导分离螺母点火器装药量的设计。
背景技术
分离螺母设计中，所选用点火器的装药量将会直接决定分离机构动力源的大小，是其设计的关键环节之一，若点火器装药量过大，则在给分离螺母本身结构强度带来设计难度的同时，会导致分离冲击环境恶劣；若点火器的装药量过小，则会影响分离螺母的解锁可靠性。为了确定点火器的设计要求，需要先获得分离螺母的临界解锁药量。
在以往，为获得分离螺母临界解锁的点火器装药量，均直接采用不同装药量的点火器进行发火试验，根据上一发的试验结果确定下一发点火器的装药量，反复试验最终获得分离螺母解锁临界装药量。这种方法由于缺少理论预估，所采用点火器装药量的初始值及变化步长的确定均缺少依据，通常选取的初始值与实际临界解锁药量相差较远，摸索试验的试验子样常常达到50发以上，试验成本较大，且由于点火器压药量变化，试验周期也较长。因此，有必要形成分离螺母解锁临界装药量预估方法，确定验证试验的装药量初始值，以减小临界解锁药量摸索试验的试验数量和试验周期。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种合理确定分离螺母解锁临界装药量的方法，可以显著减少发火试验所用的试验子样数量和试验周期。
本发明的技术解决方案是：一种分离螺母解锁临界装药量的确定方法，步骤如下：
(1)进行M次分离螺母设计安装预紧力矩状态下的冷气分离试验，记录每次冷气分离试验时分离螺母解锁瞬间的冷气气压值，由此计算得到M个分离螺母解锁瞬间的冷气气压值的均值P，M不小于20；
(2)根据分离螺母所采用的点火器主装药类型，确定单位质量的主装药所能产生的能量RT，利用公式预估分离螺母临界装药量mM，其中V为分离螺母的解锁容腔容积；
(3)根据步骤(2)得到的临界装药量预估值mM，根据装药预估值mM和主装药稳定输出的压药体密度要求，确定分离螺母所用点火器的最小主装药量。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明首先通过非破坏性的气动分离试验测试临界解锁气压，并将此作为火药燃烧所需产生的压强，然后结合主装药的类型和解锁容腔的大小预估分离螺母临界解锁装药量，在综合考虑有效压药密度的情况下可以最终确定分离螺母所用点火器的最小主装药量。采用本发明方法预估的临界解锁药量可以作为临界解锁药量摸索试验的初始值，大幅减少分离螺母临界装药量摸索试验的试验成本和周期，能有效指导分离螺母的点火器装药量设计。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图。
具体实施方式
根据分离螺母的作用原理和结构，该分离装置完成分离功能时，主要是利用点火器装药爆炸作用后产生的燃气压力做功，实现分离装置的分离。所以，当火药提供的能量(火药产生的燃气压力)大于低冲击分离装置完成预期分离功能所需能量时，就认为可以完成规定的功能。
分离螺母完成预定分离功能所需的能量可以通过气动分离试验测试临界解锁气压获得，该试验为非破坏性试验，可以反复测试获得统计数据，从而得到临界解锁气压的统计平均值。
火药的气态燃烧产物服从状态方程
PV＝mRT                  (1)
其中P为火药燃烧产生的压强，V为容腔体积，m为装药量，RT为火药特性参数，即单位质量的火药产生的能量，点火器选用的装药类型确定，则相应的特性参数可以通过查阅资料获得。
根据上述理论，首先通过气动分离试验获得临界解锁气压值，以此为火药燃烧需要提供的临界解锁压力，根据低冲击分离装置的解锁容腔，以及点火器火药特性参数，即可换算出对应的点火器装药量，作为点火器装药量的预估结果。以预估结果为点火器初始装药量，进行摸索临界分离装药量的发火分离试验，以获得最终的低冲击分离装置的点火器临界分离装药量值。
如图1所示，为本发明方法的流程框图，下面以某分离螺母的解锁临界装药量预估和试验流程进行说明：
a)测定分离螺母冷气临界解锁气压数据并计算解锁气压均值
按照箭上安装预紧力矩40N.m将分离螺母安装在模拟连接块上，与螺栓配合进行气动分离试验。试验时，对分离螺母由0MPa缓慢增压，直至机构解锁，记录解锁压力。由于试验为非破坏性试验，气动试验产品采用全批产品进行，共20发，测试结果如表1所示。
表1 临界解锁气压值测定
b)预估分离螺母临界装药量
该分离螺母在40N.m安装预紧力矩下的临界解锁气压平均值为2.48MPa，采用的点火器主装药为烟火药，火药特性RT＝5.8251×105N.m/kg，该分离螺母的解锁容腔为3.2ml，计算得到临界装药量
因此，根据装药量预估，使得该分离螺母解锁分离的点火器临界装药量为13.6mg。
c)临界装药量试验
根据临界装药量预估，该分离螺母的临界解锁药量为13.6mg，而为了确保点火器结构输出端主装药稳定传爆输出，需达到一定的装药体密度，根据装药体密度要求计算出点火器的主装药量最小为15mg。因此，采用15mg主装药量的点火器进行发火试验，试验结果如表2所示，连续7发试验件均正常解锁分离，可见该分离螺母的最小解锁药量不大于15mg，预估的临界解锁装药量为13.6mg，该预估值有效指导了临界装药量试验。
表2 发火试验结果
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种分离螺母解锁临界装药量的确定方法，其特征在于步骤如下：
（1）进行M次分离螺母设计安装预紧力矩状态下的冷气分离试验，记录每次冷气分离试验时分离螺母解锁瞬间的冷气气压值，由此计算得到M个分离螺母解锁瞬间的冷气气压值的均值P，M不小于20；
（2）根据分离螺母所采用的点火器主装药类型，确定单位质量的主装药所能产生的能量RT，利用公式预估分离螺母临界装药量mM，其中V为分离螺母的解锁容腔容积；
（3）根据步骤（2）得到的临界装药量预估值mM，根据装药预估值mM和主装药稳定输出的压药体密度要求，确定分离螺母所用点火器的最小主装药量。
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