CN108387335A - 一种测量装药热膨胀力的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量装药热膨胀力的试验装置，包括下固定板、隔热板、套筒、下顶柱、垫片、热电偶、强约束壳体、加热套、上顶柱、保温套、下隔热垫、压柱、上隔热垫、力传感器、上固定板、螺杆和螺帽。强约束壳体的下腔内从下到上依次装有套筒和垫片，套筒的内腔从下到上依次安装有下顶柱和下装药，热电偶通过预留的通孔插入下装药中，强约束壳体的上腔内从下到上依次装有上装药和上顶柱，强约束壳体的外部安装有加热套，保温套将加热套和强约束壳体紧密包覆，上顶柱的上方依次安装着下隔热垫、压柱、上隔热垫和压力传感器。本发明的特点是能准确测量到装药的温度与热膨胀力，结构简单，操作便捷。
Description
技术领域
本发明属于火炸药技术领域，涉及一种试验装置，特别涉及一种装药热膨胀力测量的试验装置。
技术背景
战斗部在实际使用的过程中可能会遇到各种各样的热刺激，随着战斗部温度的不断升高，装药的热膨胀力也在不断变化，装药的热膨胀力将严重影响到战斗部安全性。因此，准确获得装药的热膨胀力对战斗部的设计与安全性评估有着重要的意义。
文献《用于RTM工艺的软模材料的热膨胀性能》(纤维复合材料2006年第1期5-8页)报道了一种软模材料的热膨胀—温度特性试验装置，该试验装置需加工一带底钢筒，在钢筒中浇铸硅橡胶柱，在硅橡胶柱上加一个钢质垫片，将装有硅橡胶柱的钢筒放置于力学性能试验机的上、下加压头之间，然后通过控温电炉加热硅橡胶，升温时硅橡胶趋向膨胀，这时硅橡胶受热后产生的膨胀力将通过加压头传给传感器并送达计算机记录，其存在的主要问题是：(一)该装置测量到的温度为外部环境温度，不能够准确测得硅橡胶本身的温度，无法准确描述硅橡胶温度与热膨胀力之间的关系。(二)该装置测温系统、测力系统和测试装置集成为一体，装药爆炸后会对试验仪器产生损坏，因而不能用于装药温度—热膨胀力测试试验。(三)该装置中没有对压头进行隔热保护，压头所传导的热量将影响力学性能试验机中的力传感器的测量精度。
发明内容
为了克服现有测量装置的不足，本发明提供一种装药热膨胀力测量的试验装置，能有效避免热传导对力传感器测量精度的影响，准确地测得装药不同温度所对应的热膨胀力。
一种装药热膨胀力测量的试验装置，主要包括：下固定板、隔热板、套筒、下顶柱、下装药、垫片、热电偶、强约束壳体、上装药、加热套、上顶柱、保温套、下隔热垫、压柱、上隔热垫、力传感器、上固定板、螺杆和螺帽；所述下固定板为中心带有圆形凹台、边沿处均匀开有三个通孔的圆盘；所述隔热板为聚酰亚胺材质的圆形薄板，将其嵌入下固定板中心的凹台处；所述强约束壳体为一带有台阶孔的圆筒，其内腔分为上下两腔，下腔的高度为强约束壳体总高的一半，下腔壳体壁厚为上腔壳体壁厚的一半，下腔的侧面开有一带螺纹的通孔，热电偶通过该螺纹通孔与强约束壳体固连，强约束壳体的下腔内从下到上依次装有套筒和垫片，套筒的内腔从下到上依次安装有下顶柱和下装药，上腔的高度为强约束壳体总高的一半，强约束壳体的上腔内从下到上依次装有上装药和上顶柱，强约束壳体的外部安装有加热套，保温套将加热套和强约束壳体紧密包覆；所述套筒为一圆筒，其壁厚为强约束壳体上腔壁厚的一半，外径与强约束壳体下腔的内径相等，内径与强约束壳体上腔的内径相等，套筒的侧面开有一通孔，该通孔与强约束壳体下腔侧面的通孔处于同一位置，热电偶通过该通孔插入下装药中；所述下顶柱为一圆柱体，下顶柱直径与套筒的内径和下装药的直径一致；所述垫片为一圆盘，垫片的直径与套筒的外径相等，垫片的厚度为套筒高度的四分之一，垫片的厚度与套筒的高度之和与强约束壳体下腔高度相等；所述热电偶为标准制式热电偶；所述加热套为一不锈钢云母加热圈，其内径与强约束壳体外径一致；所述保温套为一长条形石棉布，将其紧密包覆在强约束壳体与加热套的外侧；所述上顶柱为一阶梯式圆柱体，大端嵌入强约束壳体上腔内，大端直径与上腔的内径和上装药的直径一致，上顶柱的上方从下到上依次装有下隔热垫、压柱、上隔热垫、力传感器和上固定板；所述下隔热垫为一材质为聚酰亚胺的圆形薄板，其直径与上顶柱小端的直径相等，安装于上顶柱小端与压柱之间；所述压柱为一钢制圆柱体，其直径与上顶柱小端的直径一致；所述上隔热垫为一材质为聚酰亚胺的圆形薄板，其直径与上顶柱小端的直径一致，安装于压柱与力传感器之间；所述力传感器为标准制式传感器；所述上固定板为一边沿处均匀开有三个通孔的圆盘，安装于压力传感器的上方；所述螺杆为标准制式螺杆，配合螺帽、上固定板和下固定板，将整个测量装置紧固为一体；所述螺帽为标准制式螺帽；所述下固定板、隔热板、套筒、垫片、下顶柱、下装药、强约束壳体、上装药、上顶柱、下隔热垫、压柱、上隔热垫、力传感器和上固定板同轴布置。
所述强约束壳体上腔的壁厚应为强约束壳体的内径的0.5-0.8倍，强约束壳体上腔的高应为上装药、上顶柱高度之和的0.8-0.9倍；所述螺杆直径的选择范围为M8-M15，螺帽应能与螺杆相配套，螺杆的长度应为下固定板、隔热板、下顶柱、下装药、垫片、上装药、上顶柱、下隔热垫、压柱、上隔热垫、力传感器和上固定板高度之和的1.2-1.3倍；所述热电偶的长度应与强约束壳体的外半径相等，热电偶安装位置距强约束壳体下端的距离应为下顶柱的高度1.1倍。
本发明的一种装药热膨胀力测量的试验装置，带来的技术效果体现在以下几个方面：
1)该测量装置能准确测得装药的内部温度，精确地描述温度与热膨胀力之间的关系；
2)压柱的上下两侧均装有聚酰亚胺材质的隔热板，降低了温度对压力传感器测量精度的影响；
3)温度控制系统和压力测量系统与装药点火阈值测量装置隔离，避免了试验仪器被损坏。
附图说明
图1是本发明的一种装药热膨胀力测量的试验装置。
图2是本发明中强约束壳体结构示意图。
图3是本发明中上顶柱结构示意图。
图4是本发明试验所得到的温度—热膨胀力关系图。
图中的标号分别表示：下固定板1、隔热板2、套筒3、下顶柱4、下装药5、垫片6、热电偶7、强约束壳体8、上装药9、加热套10、上顶柱11、保温
套12、下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16、上固定板17、螺杆18、螺帽19、强约束壳体下腔8-1、强约束壳体上腔8-2、上顶柱大端11-1、上顶柱小端11-2
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明不局限于下列实施例的限制，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。
遵从上述技术方案，如图1-图3所示，本实施例给出的一种装药热膨胀力测量的试验装置，主要包括下下固定板1、隔热板2、套筒3、下顶柱4、下装药5、垫片6、热电偶7、强约束壳体8、上装药9、加热套10、上顶柱11、保温套12、下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16、上固定板17、螺杆18和螺帽19。
所述的下固定板1为中心带有圆形凹台、边沿处均匀开有三个通孔的圆盘；所述隔热板2为材质为聚酰亚胺的圆形薄板，将其嵌入下固定板1中心的凹台处；所述强约束壳体8为一带有台阶孔的圆筒，其内腔分为下腔8-1和上腔8-2，下腔8-1的高度为强约束壳体8总高的一半，下腔8-1壳体壁厚为上腔8-2壳体壁厚的一半，下腔8-1的侧面开有一带螺纹的通孔，热电偶7通过该螺纹通孔与强约束壳体8固连，强约束壳体下腔8-1内从下到上依次安装有套筒3和垫片6，套筒3的内腔从下到上依次安装有下顶柱4和下装药5，上腔8-2的高度为强约束壳体8总高的一半，强约束壳体上腔8-2内从下到上依次装有上装药9和上顶柱11，强约束壳体8的外部安装有加热套10，保温套12将加热套10和强约束壳体8紧密包覆；所述套筒3为一圆筒，其壁厚为强约束壳体上腔8-2壁厚的一半，外径与强约束壳体下腔8-1的内径相等，内径与强约束壳体上腔8-2的内径相等，套筒3的侧面开有一通孔，该通孔与强约束壳体下腔8-1侧面的通孔处于同一位置，热电偶7通过该通孔插入下装药5中；所述下顶柱4为一圆柱体，下顶柱4直径与套筒3的内径和下装药5的直径一致；所述垫片6为一圆盘，垫片6的直径与套筒3的外径相等，垫片6的厚度与套筒3的高度之和与强约束壳体8下腔8-1高度相等；所述热电偶7为标准制式热电偶；所述加热套10为一不锈钢云母加热圈，其内径与强约束壳体8外径一致；所述保温套12为一长条形石棉布，将其紧密包覆在强约束壳体8与加热套10的外侧；所述上顶柱11为一阶梯式圆柱体，大端11-1嵌入强约束壳体上腔8-2内，大端11-1直径与上腔8-2的内径和上装药9的直径一致，上顶柱11的上方从下到上依次装有下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16和上固定板17；所述下隔热垫13为一材质为聚酰亚胺的圆形薄板，其直径与上顶柱小端11-2的直径相等，安装于上顶柱小端11-2与压柱14之间；所述压柱14为一钢制圆柱体，其直径与上顶柱小端11-2的直径一致；所述上隔热垫15为一材质为聚酰亚胺的圆形薄板，其直径与上顶柱小端11-2的直径一致，安装于压柱14与力传感器16之间；所述力传感器16为标准制式传感器；所述上固定板17为一边沿处均匀开有三个通孔的圆盘，安装于压力传感器16的上方；所述螺杆18为标准制式螺杆，配合螺帽19、上固定板17和下固定板1，将整个测量装置紧固为一体；所述螺帽19为标准制式螺帽；所述下固定板1、隔热板2、套筒3、垫片6、下顶柱4、下装药5、强约束壳体8、上装药9、上顶柱11、下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16和上固定板17同轴布置。
所述强约束壳体上腔8-2的壁厚应为强约束壳体上腔8-2内径的0.5-0.8倍，强约束壳体上腔8-2的高应为上装药9、上顶柱11高度之和的0.8-0.9倍，本实施例中强约束壳体上腔8-2的壁厚为强约束壳体上腔8-2内径的0.5倍，强约束壳体上腔8-2的高为上装药9、上顶柱11高度之和的0.8倍；所述螺杆18直径的选择范围为M8-M15，螺帽19应能与螺杆18相配套，螺杆18的长度应为下固定板1、隔热板2、下顶柱4、下装药5、垫片6、上装药9、上顶柱11、下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16和上固定板17高度之和的1.2-1.3倍，本实施例中螺杆18直径为M10，螺帽19与螺杆18相配套，螺杆18的长度为下固定板1、隔热板2、下顶柱4、下装药5、垫片6、上装药9、上顶柱11、下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16和上固定板17高度之和的1.2倍；所述热电偶7的长度应与强约束壳体8的外半径相等，热电偶7安装位置距强约束壳体8下端的距离应为下顶柱的高度1.1倍。
本发明的使用方法及工作原理如下：下固定板1水平放置，将隔热板2嵌于下固定板1中心处的凹台中，往强约束壳体下腔8-1内从下往上依次装入垫片6和套筒3，将热电偶7通过强约束壳体8侧面螺纹孔和套筒3侧面通孔插入到套筒3内腔，将装药浇铸于套筒3内靠近垫片6一端，再将下顶柱4装入套筒3内腔，强约束壳体上腔8-2从上往下依次装入上装药9和上顶柱11，将套筒3、下顶柱4、下装药5、垫片6、热电偶7、强约束壳体8、上装药9和上顶柱11组成的整体放置于隔热板2的中心处，加热套10固定于强约束壳体8的外侧，保温套12紧密地将加热套10和强约束壳体8包覆，上柱11的上方依次放置下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、压力传感器16，微调下固定板1、隔热板2、套筒3、垫片6、下顶柱4、下装药5、强约束壳体8、上装药9、上顶柱11、下隔热垫13、压柱14、上隔热垫15、力传感器16之间的相对位置使其同轴，最后将上固定板17安装于力传感器16的上方，用螺杆18和螺帽19将上固定板17和下固定板1固定，使得整个测量装置紧固为一个整体。进行试验，即可获得装药温度—热膨胀力的实时数据。
根据试验中所获得的数据，得到图4所示装药的温度—热膨胀力关系图。
Claims (4)
1.一种测量装药热膨胀力的试验装置，其特征在于，所述测量装药热膨胀力的试验装置包括下固定板(1)、隔热板(2)、套筒(3)、下顶柱(4)、下装药(5)、垫片(6)、热电偶(7)、强约束壳体(8)、上装药(9)、加热套(10)、上顶柱(11)、保温套(12)、下隔热垫(13)、压柱(14)、上隔热垫(15)、力传感器(16)、上固定板(17)、螺杆(18)和螺帽(19)；所述的下固定板(1)为中心带有圆形凹台、边沿处均匀开有三个通孔的圆盘；所述隔热板(2)为聚酰亚胺材质的圆形薄板，其嵌入下固定板(1)中心的凹台处；所述强约束壳体(8)为一带有台阶孔的圆筒，其内腔分为上下两腔，下腔内从下到上依次安装有套筒(3)和垫片(6)，套筒(3)的内腔从下到上依次安装有下顶柱(4)和下装药(5)，下腔和套筒(3)的侧面的同一位置处开有一通孔，热电偶(7)通过该通孔与强约束壳体(8)固连，上腔内从下到上依次装有上装药(9)和上顶柱(11)；所述套筒(3)为一圆筒，其壁厚为强约束壳体(8)上腔壁厚的一半，外径与强约束壳体(8)下腔的内径相等，内径与强约束壳体(8)上腔的内径相等；所述下顶柱(4)为一圆柱体，下顶柱(4)直径与套筒(3)的内径和下装药(5)的直径一致；所述垫片(6)为一圆盘，垫片(6)的直径与套筒(3)的外径相等，垫片(6)的厚度与套筒(3)的高度之和与强约束壳体(8)下腔高度相等；所述加热套(10)为一不锈钢云母加热圈，安装于强约束壳体(8)的外部；所述保温套(12)的材质为石棉布，将其紧密包覆在强约束壳体(8)与加热套(10)的外侧；所述上顶柱(11)为一阶梯式圆柱体，大端嵌入强约束壳体(8)上腔内，大端直径与上腔的内径和上装药(9)的直径一致，上顶柱(11)的上方从下到上依次装有下隔热垫(13)、压柱(14)、上隔热垫(15)、力传感器(16)和上固定板(17)；所述下隔热垫(13)和上隔热垫(15)均为聚酰亚胺材质的圆形薄板，直径与上顶柱(11)小端的直径相等；所述压柱(14)为一钢制圆柱体，其直径与上顶柱(11)小端的直径一致；所述上固定板(17)为一边沿处均匀开有三个通孔的圆盘；所述下固定板(1)、隔热板(2)、套筒(3)、垫片(6)、下顶柱(4)、下装药(5)、强约束壳体(8)、上装药(9)、上顶柱(11)、下隔热垫(13)、压柱(14)、上隔热垫(15)、力传感器(16)和上固定板(17)同轴布置。
2.如权利要求1所述的一种测量装药热膨胀力的试验装置，其特征在于，所述强约束壳体(8)上腔的壁厚应为强约束壳体(8)的内径的0.5-0.8倍，强约束壳体(8)上腔的高应为上装药(9)、上顶柱(11)高度之和的0.8-0.9倍。
3.如权利要求1所述的一种测量装药热膨胀力的试验装置，其特征在于，所述螺杆(18)直径的选择范围为M8-M15，螺帽(19)应能与螺杆(18)相配套，螺杆(18)的长度应为下固定板(1)、隔热板(2)、下顶柱(4)、下装药(5)、垫片(6)、上装药(9)、上顶柱(11)、下隔热垫(13)、压柱(14)、上隔热垫(15)、力传感器(16)和上固定板(17)高度之和的1.2-1.3倍。
4.如权利要求1所述的一种测量装药热膨胀力的试验装置，其特征在于，所述热电偶(7)的长度应与强约束壳体(8)的外半径相等。
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