CN107167490A - 一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置，包括油池远程同时点火系统，连通器液面稳定系统，温度测量系统，以及燃油回收后处理系统，可以实现对较大弹体的油池火烧试验。本发明在试验操作上提出了同时点火和远程点火的方法，提高了点火过程的可靠性和安全性；液面稳定系统利用连通器的原理，保证了快速烤燃过程中油池液面的高度不发生变化，解决了烤燃过程中烤燃弹加热不均的问题；在温度测量系统中，相较之前常用的测温系统添加了两个重要位置的测温传感器，能够更加合理的分析烤燃弹体在快速烤燃过程中所处的温度环境。该试验方法提高了快速烤燃试验的可靠性与准确性，试验装置简单易操作，方便了快速烤燃试验的进行。

Description

一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置

所属技术领域

本发明属于含能材料热安全性研究领域，具体涉及一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置。

背景技术

火灾是在武器弹药储存、运输和使用全寿命周期最容易遭受的意外事件之一，武器弹药的热安全性一直是不敏感弹药研究的热点方向。如果武器弹药遭受到火灾威胁，导弹内部的含能材料在受到热刺激的情况下可能发生分解反应，进而引发弹药爆燃甚至爆轰等灾难性事故，将导致极大的财产损失和人员伤亡。快速烤燃试验是检验武器弹药热安全性的一种基本试验方法，试验目的是考核弹药在受到意外热刺激时发生可接受等级反应的能力，测试试验样品处于一个剧烈的热环境时的反应情况以及到达反应的时间，并基于试验结果对被试弹药的热安全性进行评价。其研究结果可以为弹药的设计、生产、运输、贮存、使用等过程提供安全性指标。快速烤燃试验模拟了实际火灾发生时弹药所处的最恶劣的热环境，一般采取直接的油池明火对试验样品进行火烧试验，燃料通常采用航空煤油等有机燃料等。

快速烤燃试验对于试验中的火场有一定的要求，在MIL-2105D中规定，快速烤燃试验中试验件所处的环境要满足：①试验件周围温度在点火30秒内要达到550℃；②试验过程中试验件各位置加热要均匀且平均温度不低于800℃。这就对快速烤燃试验的装置设计提出了一定的要求，对于目前一般采用的油池火火烧试验，通常是根据试验件的大小预先挖一个固定的油池，然后通过火把等手段人为点火。这对于中大型的油池存在初始燃烧速率慢，燃烧不稳定，可能导致温度不能在规定30s内达到550℃，而且存在点火初期火场温度在空间分布不均匀以及点火不安全等问题；对于一个固定的油池，存在最大的问题是燃烧过程中随着油池液面的下降，油池壁面传热以及高度变化的影响使得目标周围的温度环境发生变化，不能保证整个试验过程中试验件所处温度环境的稳定性和均匀性，这会对试验结果造成一定的影响。对此，目前的解决办法有利用浮力的原理，通过浮力阀控制在油池下方注水(水密度大于燃油)已补充燃烧消耗的燃油的方法，但是存在的问题是由于浮力阀等机械结构的原理问题，导致注水会在液面下降一定高度时才会进行，存在反应灵敏度低等问题，这导致油池液面并不能一直保持稳定不变而是在小范围内不断波动变化，而且燃烧末期油层较薄的时候，由于热传导会使下层的水沸腾，造成燃烧失稳、燃油飞溅等问题。

这些目前存在的问题导致试验的精度不高，降低了试验结果的可信度，在很大程度上影响到了快速烤燃试验的可靠性和准确性，

发明内容

为了克服目前快速烤燃试验中存在的点火问题和油池液面变化问题，本试验装置提供一种包含远程同时点火系统和油池液面稳定系统的新装置，保证在点火过程中的可靠性和安全性以及试验过程中烤燃目标所处环境的稳定性，可以提高试验的精度、可靠性及安全性。

本发明的目的是提供一种针对中大型弹药的通用烤燃装置，在满足经济性的前提下，解决了快速烤燃过程中存在的点火不同时的问题以及油池液面高度稳定性差的问题，可以用于各种中型和大型弹药的快速烤燃试验。

实现本发明的具体技术解决方案为：一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置，包括供油系统、燃料池、溢出油池、压力传感器、燃料回收池、固定支架、热电偶、数据采集装置、摄像机；由远程控制开关、电雷管、点火药包以及导线组成的远程点火系统；其中燃料池包括辅助油池和烤燃油池，底部通过硬质钢管连接，形成连通器；供油系统与辅助油池通过管道相连，管道上装有控制燃油流速的电磁阀，用于补给燃烧消耗的燃料；辅助油池上有溢出口与溢出油池相连；烤燃试验件通过固定支架固定于烤燃油池上方中心，试验件周围一定距离(4-6cm)处固定多个热电偶，用于测量快速烤燃过程中的温度变化，热电偶与数据采集系统连接，收集处理数据；电雷管置于油池的多个位置，外层包有点火药包，通过同一个开关控制；摄像机放于烤燃目标侧方一定距离，用于拍摄烤燃过程中的试验现象。

所述的连通器液面稳定系统由供油系统、辅助油池、烤燃油池、溢出油池以及压力传感器和电磁阀组成，辅助油池和烤燃油池底部通过管道连接，形成连通器，辅助油池溢出口高度与烤燃油池表面高度一致，利用连通器原理以保证烤燃过程中的烤燃油池液面稳定，并通过压力传感器和电磁阀调整供油速率，保障液面的实时稳定。

所述的远程点火系统由远程控制开关、导线、电雷管和点火药包组成，电雷管与点火药包置于点火位置，点火时通过控制开关控制实现同时点火。

所述的燃料池由辅助油池及烤燃油池通过管道连接形成联通器，辅助油池的开口处与烤燃油池液面高度相平。

所述的供油系统可以由油罐车或者大型的油箱和供油管道组成，供油管道使用塑料软管，管道上装有电磁阀，用于控制流速，使得补给速率略大于燃烧速率，多余燃油通过溢出口流入溢出油池，溢出油池下有压力传感器，根据压力变化反馈给供油管道上电磁阀，调节供油速度，以维持烤燃油池的液面稳定。

所述的溢出油池下放有压力传感器，监测控制辅助油池流出的燃料的速率在一定范围之内，并反馈到管道上的电磁阀，用于调节补给速率。

所述的固定装置包括支架和将目标固定与支架上的固定装置，固定方式采用悬挂刚性固定，上下通过螺栓固定，热电偶通过固定装置用固定于目标周围测温处，通过导线与数据采集装置连接。

所述的燃料回收池位于燃料池侧下方一定距离，通过管道与燃料池相连，试验结束后打开管道上阀门，多余未反应的下层燃油可以通过管道流入燃料回收池，回收到一定高度时，关闭阀门。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)可以实现远程控制油池内多点同时点火，提高了点火过程的安全性和可靠性，保证了点火初期火场的稳定性和均匀性；(2)利用连通器原理，将燃料补给系统与燃料池结合形成液面稳定系统，保障了烤燃过程中油池液面的稳定，使烤燃目标周围的环境始终相同；通过电磁阀控制补给速率，做到精确控制，操作方便；(3)通过燃料补给系统补给燃烧所需的燃料，油池的深度可以大大减小，方便试验场地的建设有利于的进行；(4)相比于之前试验结束后只能被动等待燃料燃烧完毕，试验后燃料回收系统可以回收部分未燃烧的燃料，减少浪费也节约试验时间；(5)装置设有反馈调节机制，保障试验的灵敏性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明的结构示意图，如图1所示，1—供油系统，2—电磁阀，3—辅助油池，4—烤燃油池， 5—烤燃对象，6—固定支架，7—溢出油池，8—压力传感器，9—电磁阀，10—回收油池。

图2是热电偶的布置位置示意图，六个热电偶分别安置于烤燃对象的上下左右前后六个位置。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步详细的说明，但本发明不仅限于该实例。

结合图1，一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置，包括供油系统1，电磁阀2，辅助油池3，烤燃油池4，烤燃对象5，固定支架6，溢出油池7，压力传感器8，电磁阀9，回收油池10；烤燃对象5通过固定支架6固定于烤燃油池上方中央一定高度，辅助油池3与烤燃油池4在底部通过管道连接，形成联通器，辅助油池3的溢出口高度与烤燃油池4的油池液面高度相平，用于维持在燃烧过程中烤燃油池液面的稳定，压力传感器8放于溢出油池7的下方，监测溢出油池7的压力变化，预先设定压力变化速率范围，通过电磁阀2调节供油系统1的供油速率，如果压力变化过快即供油速率过大则调小供油速率，反之则调大供油速率，试验完成后，电磁阀9控制试验后的剩余燃油流入回收油池10。

实施例1

对长850mm，直径130mm的烤燃弹进行快速烤燃试验，高度1m，为了保证烤燃弹周围火场的温度满足要求，设定油池大小为3×2m，使用航空煤油JP-5作为燃料。试验开始前首先将试验对象固定于烤燃油池上方，并将热电偶固定于烤燃对象的周围；开始试验前，把燃料注入燃料池，液面达到辅助油池溢出口的高度；根据经验航空煤油的完全燃烧时速率约为7mm/min，初始速率较低，为了满足初始补给速率大于燃烧速率，按照7mm/min计算，设置初始补给速率为0.7L/s，多余燃料从辅助油池开口处流入燃料回收器，设置压力传感器的反馈范围为1N/s—5N/s，补给速率过大(压力变化速率大于5N/s)反馈调节电磁阀，减小补给速率，反之则调节增大。烤燃过程中，通过热电偶测量烤燃弹周围温度变化，通过摄像机观察拍摄反应现象，观察到发生反应后，关闭供油管道的电磁阀，停止供油，同时打开燃料回收池的阀门，使多余的未燃烧的燃油通过细管道流入燃料回收。试验结束后，对反应现场反应残骸碎片进行拍照记录，用于分析发生的反应类型；同时记录保存热电偶记录的温度数据，用于后续的试验仿真或者数据处理等。

Claims (4)

1.一种针对中大型弹药的快速烤燃装置，其特征是：通过远程遥控开关点火的远程同时点火系统，通过管道连接的辅助油池和烤燃油池构成的连通器液面稳定系统，对烤燃过程中烤燃试验件周围火场温度进行测量的测温系统，试验结束后，对未燃烧燃油的回收后处理系统。

2.根据权利要求书1所述的快速烤燃装置，其特征在于：包括补给油池(1)，电磁阀(2)，辅助油池(3)，烤燃油池(4)，烤燃对象(5)，固定支架(6)，溢出油池(7)，压力传感器(8)，阀门(9)，回收油池(10)，热电偶布置于烤燃对象周围4-6cm处。

3.根据权利要求书1所述的远程同时点火系统，其特征在于：由远程控制开关、导线、电雷管和点火药包组成，电雷管与点火药包置于点火位置，点火时通过控制开关控制实现同时点火。

4.根据权利要求书1所述的连通器液面稳定系统，其特征在于：由辅助油池(3)和烤燃油池(4)组成，底部通过管道连接，形成连通器，辅助油池溢出口高度与烤燃油池表面高度一致，利用连通器原理以保证烤燃过程中的烤燃油池(4)液面稳定，并通过压力传感器(8)和电磁阀(2)形成压力反馈调整供油速率，保证液面的实时稳定。