CN104634192B - 一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，包括电点火头、端盖、点火药、压力传感器、燃烧转爆轰管、发射药装药,还包括套筒、模拟弹、模拟发射管；端盖为轴向带有中心台阶通孔的圆柱体，通过螺纹和套筒连接，端盖中心通孔内装有点火头和点火药，套筒为沿其母线开有观测狭缝的圆筒体，套筒内部装有燃烧转爆轰管，燃烧转爆轰管内密实装填发射药装药，发射药装药与点火药紧密接触；模拟发射管为一端带有外螺纹的圆筒体，与套筒通过螺纹连接，模拟发射管内部装有模拟弹。本发明能够减小了测试火炸药燃烧和爆轰的波阵面-时间关系的误差,更接近真实的发射管，可以等效实际的发射环境。

Description

一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置

技术领域

本发明属于火炸药实验室试验装置技术领域，涉及一种燃烧转爆轰装置，特别涉及一种发射药的燃烧转爆轰装置。

背景技术

现代战争中，为满足火炮远程打击的需求，要求大幅度提高发射药的燃速，进而提升弹丸的初速。然而，由于燃速对压力的敏感度大，压力过大会破坏稳定燃烧，使其容易转化为爆轰，一旦发射药在燃烧过程中甚至点火瞬间发生燃烧转爆轰，会造成武器系统的失效甚至己方发射平台的毁伤。因此，建立科学的发射药燃烧转爆轰模拟实验及评价方法，确保发射药的安全应用尤为重要。

文献“含ACP改性双基推进剂的燃烧转爆轰实验研究”(火炸药学报，2007年4月，第30卷第2期17页)中报道了一种燃烧转爆轰模拟试验装置，包括压力传感器、电离探针、燃烧转爆轰管和装药，通过装置两端的传感器及试验管上的电离探针记录燃烧和爆轰的波阵面压力波形及位置-时间关系，结合试验管的破坏情况，测定火炸药的燃烧转爆轰性能。但该装置存在以下几个不足：首先，火炸药燃烧和爆轰的波阵面-时间关系是由记录的压力波形的位置-时间关系来表征的，采用电离探针法记录压力波形的位置-时间关系时，电离探针的数据获取率不高，且容易出现误触发，导致测试结果存在很大的误差，因此，获得的火炸药燃烧和爆轰的波阵面-时间关系结果误差较大。其次，发射药燃烧在炮管内燃烧时，一端为密闭的弹筒，另一端为可移动的弹丸，发射药在反应过程中弹丸在不断的运动，而该装置的试验管两端为密闭结构，与实际的发射管存在一定差异，不能等效实际的发射环境。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，可以准确获取发射药波阵面位置-时间关系数据，可以“等效”的模拟发射管的燃烧环境，提高了测定发射药燃烧转爆轰性能试验结果的准确性，并增加测定结果的可信度。

本发明提供的一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，包括电点火头、端盖、点火药、起点压力传感器、燃烧转爆轰管、发射药装药、终点压力传感器,其特征在于，还包括套筒、模拟弹、模拟发射管，所述端盖为轴向带有中心台阶通孔的圆柱体，中心台阶通孔由大孔和小孔组成，中心台阶通孔的小孔一端安装电点火头，大孔一端安装点火药，端盖的一端带有内螺纹，端盖和套筒通过螺纹连接，套筒为沿其母线开有观测狭缝的圆筒体，在套筒两端各带一个与侧壁垂直的台阶孔，套筒两端分别加工有外螺纹和内螺纹，套筒内安装有燃烧转爆轰管，燃烧转爆轰管为圆筒体，燃烧转爆轰管的外壁与套筒内壁紧密接触，在其两端的侧壁上各加工有一个螺纹孔，螺纹孔分别与套筒的台阶孔共轴线，并组成两个台阶螺纹孔，靠紧端盖的台阶螺纹孔中安装起点压力传感器，另一个台阶螺纹孔中安装终点压力传感器，燃烧转爆轰管内密实装填发射药装药，发射药装药与点火药紧密接触；模拟发射管为一端带有外螺纹的圆筒体，与套筒通过螺纹连接，模拟发射管内部装有模拟弹，模拟弹为圆柱体，一端与发射药装药接触。

所述燃烧转爆轰管壁厚与套筒壁厚之比为1:1.5～2。所述发射药装药长度与模拟发射管长度之比为1:2～3。所述套筒侧壁观测狭缝宽度与发射药装药直径之比为1：4～6。

本发明的一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，带来的技术效果体现在以下几个方面：

本发明中，燃烧转爆轰管为透明材料，通过高速摄影仪来记录火炸药燃烧和爆轰的波阵面-时间关系结果，光测法可以大幅度减小测试结果的误差。

该装置的燃烧转爆轰管一端密闭，另一端为可移动的模拟弹，发射药在燃烧转爆轰管中反应时模拟弹可以自由运动，更接近真实的发射管，可以等效实际的发射环境。

附图说明

图1是本发明的一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置结构示意图，图1a是一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置结构的主视图，图1b是一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置结构的左视图。

图2是本发明中端盖的结构示意图。

图3是本发明中燃烧转爆轰管的结构示意图。

图4是本发明中套筒的结构示意图，图4a是套筒的主视图，图4b是套筒的左视图。

图5是本发明中模拟发射管的结构示意图。

图中的标号分别表示：1、电点火头，2、端盖，3、点火药，4、起点压力传感器，5、燃烧转爆轰管，6、套筒，7、发射药装药，8、终点压力传感器，9、模拟弹，10、模拟发射管，2-1、内螺纹，2-2、中心台阶通孔，5-1、螺纹孔，5-2、螺纹孔，6-1、外螺纹，6-2、台阶孔，6-3、台阶孔，6-4、内螺纹，6-5、观测狭缝，10-1、外螺纹。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是本发明不局限于以下具体实施例，凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。

如图1-图5所示，本实施例给出一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，包括电点火头1、端盖2、点火药3、起点压力传感器4、燃烧转爆轰管5、发射药装药7、终点压力传感器8,其特征在于，还包括套筒6、模拟弹9、模拟发射管10，其中，端盖2为轴向带有中心台阶通孔2-2的钢制圆柱体，中心台阶通孔2-2由大孔和小孔组成，中心台阶通孔2-2的小孔一端安装普通电点火头1，将透明胶黏贴在中心台阶通孔2-2的台阶面上，将大孔和小孔隔开，然后在大孔一端安装点火药3，点火药3为小粒黑火药，端盖2的一端带有内螺纹2-1，通过内螺纹2-1与套筒6连接，套筒6为沿其母线开有观测狭缝6-5的高强度钢制圆筒体，在套筒6两端各带一个与侧壁垂直的台阶孔[6-2、6-3]，套筒6两端分别加工有外螺纹6-1和内螺纹6-4，套筒6内安装有燃烧转爆轰管5，燃烧转爆轰管5为高强度玻璃钢制成的透明圆筒体，燃烧转爆轰管5的外壁与套筒6内壁H5/g4配合，在其两端的侧壁上各加工有一个螺纹孔[5-1、5-2]，燃烧转爆轰管5内部装有需要用本装置来测定燃烧转爆轰性能的发射药装药7，发射药装药7与点火药3紧密接触；模拟发射管10为一端带有外螺纹10-1的钢制圆筒体，与套筒6通过螺纹连接，模拟发射管10内部装有模拟弹9，模拟弹9为钨合金制圆柱体，圆柱体直径比燃烧转爆轰管5内径小2mm，模拟弹9长径比为1:1，与模拟发射管10内径H7/g6间隙配合，模拟弹9一端与发射药装药7接触。

所述的燃烧转爆轰管5、套筒6、发射药装药7的一端同时与端盖2的中心螺纹盲孔2-1底面接触，燃烧转爆轰管5和发射药装药7的另一端同时与模拟发射管10接触。

所述燃烧转爆轰管5壁厚与套筒6壁厚之比为1:1.5。

所述发射药装药7长度与模拟发射管10长度之比为1:2。

所述套筒6侧壁矩形开口6-5宽度与发射药装药7直径之比为1：4。

所述的端盖2的中心螺纹盲孔2-1大径为端盖2高度的1.5倍，中心螺纹盲孔2-1深度为端盖2高度的1/3。

所述的套筒6与端盖2通过螺纹装配完成后，使得观测狭缝6-5与套筒6轴线在同一水平面，台阶孔[6-2、6-3]与套筒6轴线在同一竖直面。

所述的螺纹孔5-1与台阶孔6-2共轴线并组成台阶螺纹孔，由螺纹孔5-1与台阶孔6-2组成的台阶螺纹孔靠紧端盖，台阶孔6-2的小内径比螺纹孔5-1大径大1mm，台阶螺纹孔中安装有起点压力传感器4，螺纹孔5-2与台阶孔6-3共轴线并组成台阶螺纹孔，，由螺纹孔5-2与台阶孔6-3组成的台阶螺纹孔靠紧模拟弹9，台阶孔6-3的小内径比螺纹孔5-2大径大1mm，台阶螺纹孔中安装有终点压力传感器8，起点压力传感器与终点压力传感器根据使用时实际的压力来选择型号及量程，本实施例起点压力传感器与终点压力传感器均选用SYC系列膜片式石英压力传感器，量程选用0-400MPa。

所述的一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置装配完毕后，在套筒6轴线所在水平面放置一台高速摄影仪，高速摄影仪与试验装置距离为试验装置总长度的10倍，高速摄影仪窗口正对套筒6的矩形开口6-5。

本发明的使用方法及工作原理如下：当电点火头1启动后，点燃点火药3，进而点燃发射药装药7，发射药装药7在燃烧转爆轰管5内化学反应过程中，一端的端盖2为封闭端，另一端的模拟发射管10可以等效炮管，模拟弹9可以等效弹丸，起点压力传感器4测试发射药装药7燃烧初始阶段的压力，终点压力传感器8测试发射药装药7反应结束阶段的压力，发射药燃烧面的光透过燃烧转爆轰管5为高速摄影仪获取。由于燃烧转爆轰管5为细长圆筒体，发射药装药7在筒体内燃烧和爆轰过程中，反应波阵面沿着筒体的轴线前进，因此，通过观测狭缝6-5捕捉到的光的位置可以认为就是反应波阵面的位置。发射药装药7燃烧和爆轰波阵面光的亮度远大于未反应的发射药装药7的亮度，通过高速摄影仪来记录火炸药燃烧和爆轰的波阵面-时间关系结果时，读取结果的准确度较高。由于光速远远大于发射药装药7燃烧和爆轰的速度，因此，通过光速来记录发射药装药7反应波阵面-时间结果时，几乎不会造成误差。发射药装药7在燃烧转爆轰管5中燃烧时，端盖2一端为封闭结构，发射药装药7燃烧产生的压力使得另一端的模拟弹9在模拟发射管10中发生运动，模拟弹9运动后使得发射药装药7的空间增大，进而导致燃烧转爆轰管5中的压力降低，这与真实的发射管情况完全相同，因此，可以等效实际的发射环境。

本发明的用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，通过光测法来记录火炸药燃烧和爆轰的波阵面-时间关系结果，减小了测试结果的误差。该装置的燃烧转爆轰管一端密闭，另一端为可移动的模拟弹，更接近真实的发射管，可以等效实际的发射环境。

Claims (4)

1.一种用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，包括电点火头(1)、端盖(2)、点火药(3)、起点压力传感器(4)、燃烧转爆轰管(5)、发射药装药(7)、终点压力传感器(8),其特征在于，还包括套筒(6)、模拟弹(9)、模拟发射管(10)，所述端盖(2)为轴向带有中心台阶通孔(2-2)的圆柱体，中心台阶通孔(2-2)由大孔和小孔组成，中心台阶通孔(2-2)的小孔一端安装电点火头(1)，大孔一端安装点火药(3)，端盖(2)的一端带有内螺纹(2-1)，端盖(2)与套筒(6)螺纹连接，套筒(6)为沿其母线开有观测狭缝(6-5)的圆筒体，在套筒(6)两端各带一个与侧壁垂直的台阶孔(6-2、6-3)，套筒(6)两端分别加工有外螺纹(6-1)和内螺纹(6-4)，套筒(6)内安装有燃烧转爆轰管(5)，燃烧转爆轰管(5)为圆筒体，燃烧转爆轰管(5)的外壁与套筒(6)内壁紧密接触，在燃烧转爆轰管(5)两端的侧壁上各加工有一个螺纹孔(5-1、5-2)，螺纹孔(5-1、5-2)分别与套筒(6)的台阶孔(6-2、6-3)共轴线，并组成两个台阶螺纹孔，靠近端盖的台阶螺纹孔中安装起点压力传感器(4)，另一个台阶螺纹孔中安装终点压力传感器(8)，燃烧转爆轰管(5)内密实装填发射药装药(7)，发射药装药(7)与点火药(3)紧密接触；模拟发射管(10)为一端带有外螺纹(10-1)的圆筒体，与套筒(6)通过螺纹连接，模拟发射管(10)内部装有模拟弹(9)，模拟弹(9)为圆柱体，一端与发射药装药(7)接触。

2.如权利要求1所述用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，其特征在于，所述燃烧转爆轰管(5)壁厚与套筒(6)壁厚之比为1:1.5～2。

3.如权利要求1所述用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，其特征在于，所述发射药装药(7)长度与模拟发射管(10)长度之比为1:2～3。

4.如权利要求1所述用于测定发射药燃烧转爆轰性能的试验装置，其特征在于，所述套筒(6)侧壁观测狭缝(6-5)宽度与发射药装药(7)直径之比为1：4～6。