CN105866375B - 测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置,包括至少两级测试舱室，其中，首级测试舱室前端设置有入口挡板；所述入口挡板上设置有入口；末级测试舱室末端设置有末端砧板；相邻两级测试舱室之间设置有一个匹配靶板；所述测试舱室上设置有测量系统。本发明采用多舱室装置可以在含能材料撞靶过程中，分别测量靶前和靶后不同空间和时间的压力和温度变化，同时获得其能量释放与穿甲特性。
Description
技术领域
本发明涉及准密闭空间内的压力和温度测试领域，具体涉及准密闭空间内的能量释放和穿甲特性的测试装置；尤其适用于反应性材料等含能材料在准密闭空间内的撞击点火条件和释能特性的研究领域。
背景技术
对高应变率条件的点火条件和释能特性研究，主要采用泰勒杆试验。当撞击速度足够高时，圆柱形的含能泰勒杆将转变为边穿甲边释能的反应状态。对于现有的研究测试装置，含能样品(以下简称样品)在穿甲进入测试装置时，有部分能量会耗散在测量装置外部，造成无法忽略的能量损失，无法计算总体释能情况。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，为了掌握含能材料的撞击点火条件和释能规律，研究含能材料与目标撞击时的反应释能与穿甲特性，提供一种测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置。
该装置可以用于同时测量样品穿靶反应时，在各舱室内产生的压力和温度的时空分布。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置,包括至少两级测试舱室，其中，首级测试舱室前端设置有入口挡板；所述入口挡板上设置有入口；末级测试舱室末端设置有末端砧板；相邻两级测试舱室之间设置有一个匹配靶板；所述测试舱室上设置有测量系统。
更进一步的技术方案是所述测量系统包括温度传感器和压力传感器。
更进一步的技术方案是所述两级测试舱室的一级测试舱室内设置有压力传感器和温度传感器；所述两级测试舱室的二级测试舱室内设置有压力传感器和温度传感器。
更进一步的技术方案是所述压力传感器和温度传感器安装于测试舱室侧壁内预留的固定测试孔中。
更进一步的技术方案是所述一级测试舱室内的压力传感器和温度传感器分别沿一级测试舱室轴向按等间距平均分布。
更进一步的技术方案是所述二级测试舱室内的压力传感器和温度传感器分别沿二级测试舱室轴向按等间距平均分布。
更进一步的技术方案是所述入口挡板、测试舱室和末端砧板均由结构钢加工而成；所述入口挡板、末端砧板以及匹配靶板分别与所述测试舱室通过螺栓连接。
更进一步的技术方案是所述匹配靶板采用45#钢或硬铝或Q690钢制作而成。
更进一步的技术方案是所述匹配靶板的厚度是根据其自身材料以及待测样品的密度ρ、长度L以及撞击速度V计算得出。
更进一步的技术方案是所述入口挡板的入口为通孔结构。入口直径D通常为10mm以上。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果之一是：本发明采用多舱室装置可以在含能材料撞靶过程中，分别测量靶前和靶后不同空间和时间的压力和温度变化，同时获得其能量释放与穿甲特性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图。
图2为本发明一个实施例中一级测试舱室中含能材料释能产生的压力和时间曲线。
图3为本发明一个实施例中二级测试舱室中含能材料释能产生的压力和时间曲线。
附图标记说明：1.待测样品，2.入口挡板，3.测试圆筒，4.匹配靶板，5末端砧板，T1.第一温度传感器，T2.第二温度传感器，T3.第三温度传感器，T4.第四温度传感器，T5.第五温度传感器，T6.第六温度传感器，P1.第一压力传感器，P2.第二压力传感器，P3.第三压力传感器，P4.第四压力传感器，P5.第五压力传感器，P6.第六压力传感器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面结合附图及实施例对本发明的具体实施方式进行详细描述。
根据本发明的一个实施例，本实施例公开一种测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置,该装置可以用于同时测量样品穿靶反应时，在各舱室内产生的压力和温度的时空分布。具体的，该装置包括至少两级测试舱室，其中，首级测试舱室前端设置有入口挡板；所述入口挡板上设置有入口；末级测试舱室末端设置有末端砧板。
作为优选的实施方案，相邻两级测试舱室之间设置有一个匹配靶板，所述匹配靶板将多个单级测试舱室组合在一起，成为多级测试舱室；所述测试舱室上设置有测量系统。根据测试时的需要，通过匹配靶板可以组合2个、3个或更多个测试舱室，将测试舱室组合为两级、三级或更多级测试舱室，同时测量样品穿靶反应时，在各舱室内产生的压力和温度的时空分布。采用多舱室装置可以在含能材料撞靶过程中，分别测量靶前和靶后不同空间和时间的压力和温度变化，同时获得其能量释放与穿甲特性。
具体的，如图1所示，本实施例以双测试舱室装置为例。本实施例测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置,它包括测试舱室，具体的，测试舱室主要为测试圆筒3和前后挡板组成，其中，一级测试舱室前端设置有入口挡板2；所述入口挡板2上设置有入口，具体的，入口为通孔结构；入口挡板2的通孔直径尽量小而不影响装置的准密闭效果，但同时也能保证样品能无接触通过。具体的，入口直径D通常10mm以上。
二级测试舱室末端设置有末端砧板5。末端砧板5可同时满足被测样品撞击释能的要求和防止样品穿出测试舱室的作用。优选的，本实施例中一级测试舱室与二级测试舱室之间设置有匹配靶板4，通过匹配靶板将两个单级测试舱室组合为两级测试舱室。一级测试舱室主体结构主要由入口挡板2、一级测试圆筒和匹配靶板4组成；二级测试舱室主体结构主要由匹配靶板4、二级测试圆筒和末端砧板5组成。
若设置两个匹配靶板，则可将三个测试舱室组合在一起成为三级测试舱室。则，一级测试舱室主体结构主要由入口挡板、一级测试圆筒和第一匹配靶板组成；二级测试舱室主体结构主要由第一匹配靶板、二级测试圆筒和第二匹配靶板组成；三级测试舱室主体结构主要由第二匹配靶板、三级测试圆筒和末端砧板组成。
进一步的，测试舱室的一级测试舱室的侧壁内预留了固定测试孔，第一压力传感器P1、第二压力传感器P2、第三压力传感器P3，以及第一温度传感器T1、第二温度传感器T2、第三温度传感器T3均安装于一级测试舱室侧壁内预留的固定测试孔。测试舱室的二级测试舱室的侧壁内预留了固定测试孔，第四压力传感器P4、第五压力传感器P5、第六压力传感器P6，以及第四温度传感器T4、第五温度传感器T5、第六温度传感器T6均安装于二级测试舱室侧壁内预留的固定测试孔。优选的，一级测试舱室内的压力传感器和温度传感器均分别沿一级测试舱室轴向按等间距d平均分布。二级测试舱室内的压力传感器和温度传感器均分别沿二级测试舱室轴向按等间距平均分布。
进一步的，在本实施例中，入口挡板2、测试圆筒3、匹配靶板4和末端砧板5一般由高强度结构钢加工而成，通过螺栓紧密连接以形成准密闭的测试舱室，设计其结构强度可经受舱内爆炸载荷和样品穿靶后的撞击，不发生塑性变形从而可重复使用。匹配靶板4的材料通常采用45#钢或硬铝或Q690钢，也可根据试验要求选择其他材料，其厚度S可基于工况或试验要求，根据自身材料以及待测样品1的密度ρ、长度L以及撞击速度V计算得出。入口挡板2的通孔直径尽量小而不影响装置的准密闭效果，但同时也能保证样品能无接触通过。
待测样品1由加载平台发射至预定速度V，穿过入口挡板2的通孔直接进入一级测试舱室，随后撞击匹配靶板4。根据样品材料具有的撞击反应的固有特性，样品破碎并快速反应释放化学能，其中一部分能量释放于匹配靶板4之前，在一级测试舱室内形成高温高压环境；破碎的样品在穿透匹配靶板4后继续释放能量，随后在撞击末端砧板5时发生第二次反应并再次释放大量能量，在二级测试舱室内形成高温高压环境。如图2和图3所示，图2和图3分别示出了本实施例实验获得的一级测试舱室中含能材料释能产生的压力和时间曲线。以及实验获得的二级测试舱室中含能材料释能产生的压力和时间曲线。
本实施例中待测样品高速撞击匹配靶板，边释能边穿甲，可同时测试匹配靶板前方和后方的压力和温度的时空分布情况。该装置可用于含能材料在准密闭空间的撞击释能和穿甲性能测试研究领域。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (8)
1.一种测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置,其特征在于：包括至少两级测试舱室，其中，首级测试舱室前端设置有入口挡板(2)；所述入口挡板(2)上设置有入口；末级测试舱室末端设置有末端砧板(5)；相邻两级测试舱室之间设置有一个匹配靶板；所述测试舱室上设置有测量系统；所述的测量系统包括温度传感器和压力传感器；所述的两级测试舱室的一级测试舱室内设置有压力传感器和温度传感器；所述两级测试舱室的二级测试舱室内设置有压力传感器和温度传感器。
2.根据权利要求1所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的压力传感器和温度传感器安装于测试舱室侧壁内预留的固定测试孔中。
3.根据权利要求2所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的一级测试舱室内的压力传感器和温度传感器分别沿一级测试舱室轴向按等间距平均分布。
4.根据权利要求3所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的二级测试舱室内的压力传感器和温度传感器分别沿二级测试舱室轴向按等间距平均分布。
5.根据权利要求1所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的入口挡板、测试舱室和末端砧板均由结构钢加工而成；所述入口挡板、末端砧板以及匹配靶板分别与所述测试舱室通过螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的匹配靶板采用45#钢或硬铝或Q690钢制作而成。
7.根据权利要求1所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的匹配靶板的厚度是根据其自身材料以及待测样品的密度ρ、长度L以及撞击速度V计算得出。
8.根据权利要求1所述的测试含能材料撞击释能与穿甲特性的多舱室装置，其特征在于所述的入口挡板的入口为通孔结构。
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