CN108801090B - 基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，包括金属壳体，所述金属壳体设有空腔，空腔内通过金属内壁将空腔分为药剂腔和液体腔，在药剂腔内依次设有点火药和高能燃烧剂，点火药内设有点火头，点火头与脚线连接；液体腔内有液体，空腔通过密封塞对整个装置密封，金属内壁的熔点介于高能燃烧剂点火温度和燃烧温度之间。本发明的一种基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，可用于高能燃烧剂在水下作业时产生压力或温度的测量，利于水下烟火器材切割、爆破技术的研究开展，操作简便。

Description

基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置

技术领域

本发明涉及基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，可用于烟火器材水下切割或破碎的研究。

背景技术

燃烧剂除了是燃烧武器战斗部的主装药以外，近年来也逐步应用于一些特殊场合的切割与爆破作业，如战场环境下的抢修切割和未爆弹药的销毁处置等。但是，如何有效利用高能燃烧剂进行水下目标的切割与破碎仍是一个技术难题。

由于水介质和空气介质的巨大差异，燃烧剂在水下面临能量被迅速稀释的问题，但值得注意的是，当水在一定条件下被瞬间加热到370℃左右高温时，会剧烈汽化，发生爆炸式的沸腾现象，也就是蒸汽爆炸(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion,BLEVE)这种物理爆炸现象在工业上会造成大量严重的事故，其发生和演变机理近年来一直得到国内外学者的关注。蒸汽爆炸与单纯的饱和蒸汽爆炸相比，因为存在相变，释放的能量更大，而与化学爆炸相比，蒸汽爆炸不产生环境污染。因此，通过一定方法充分利用高能燃烧剂与水二次作用产生的蒸汽爆炸能够为水下环境的破碎作业提供研究方向，同时也为水下装置的推进和发射提供新的思路。

基于以上考虑，本发明结合高能燃烧剂释放的热量与反应物，提出了产生并测量水蒸汽爆炸及其冲击波的测量装置。该装置通过点火激发，可回收利用，能够用于水下破碎作业使用高能燃烧剂的配方研究。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，可用于高能燃烧剂在水下作业时产生压力或温度的测量，利于水下烟火器材切割、爆破技术的研究开展，操作简便。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，包括金属壳体，所述金属壳体设有空腔，空腔内通过金属内壁将空腔分为药剂腔和液体腔，在药剂腔内依次设有点火药和高能燃烧剂，点火药内设有点火头，点火头与脚线连接；液体腔内有液体，空腔通过密封塞对整个装置密封，金属内壁的熔点介于高能燃烧剂点火温度和燃烧温度之间；所述金属壳体的底部设有开口，在开口处设有传感装置。

作为优选，所述药剂腔内设有用于隔绝药剂与金属壳体内壁的陶瓷内衬。

作为优选，所述金属壳体为不锈钢壳体。

作为优选，所述金属内壁的材料为铜、黄铜、铝或镁。

作为优选，所述液体为水，液体占整个液体腔的体积为60％-90％。

在本发明中，由于水介质的特殊性，烟火药或其他含能材料反应产生的高温高压产物遇水后会发生剧烈变化，影响水下切割的效果，反应产物遇水后对目标的破坏机理目前还没有得到深入研究，本发明的目的在于通过一定装置获得反应产物(无论是烟火药剂还是高能燃烧剂)遇水后产生的压力或温度值，从而对水下切割破坏进行定量的分析，获得水下切割破坏的作用机理，推进水下切割爆破领域的发展。

具体的作用原理是：点火药引燃高能燃烧剂后，高能燃烧剂反应放热并产生反应熔渣，由于高能燃烧剂的反应放热温度高达2000℃～3000℃，继而可以融化金属内衬(铜、黄铜、铝或镁)，熔融的金属内衬及反应产物随即进入液体腔室，并产生蒸汽爆炸，迅速提高液体腔室的温度和压力，此时与液态腔室相连接的传感器可对相关数据进行记录，改变高能燃烧剂的配方和质量可以获得不同的温度或压力值，从而能够对不同高能燃烧剂在水下进行爆破拆除的能力进行分析研究。同理，也可改变本装置中高能燃烧剂的装药结构(比如空心装药)，定量分析不同装药结构对水下爆破拆除效果的影响，获得最优的水下爆破拆除装置结构及配方。

有益效果：本发明的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，能够获得高能燃烧剂反应产物遇水发生作用后的压力或温度信号，从而对高能燃烧剂反应产物与水介质相互作用的机理进行定量的分析和研究。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的改进结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，包括金属壳体，金属壳体为不锈钢壳体6，所述金属壳体设有空腔，空腔内通过金属内壁8将空腔分为药剂腔和液体腔，金属内壁8为圆筒状，金属内壁8的外壁与空腔的内壁贴合，所述金属内壁8的材料为铜、黄铜、铝或镁，在药剂腔内依次设有点火药4和高能燃烧剂5，点火药4内设有点火头3，点火头3与脚线1连接；液体腔内有液体10，所述液体10为水，液体10占整个液体腔的体积为60％-90％，空腔通过密封塞2对整个装置密封，金属内壁8的熔点介于高能燃烧剂5点火温度和燃烧温度之间。

在本发明中，所述药剂腔内设有用于隔绝药剂与金属壳体内壁的陶瓷内衬7，可阻止一部分的热损失同时防止高能燃烧剂5对外壳的腐蚀。所述金属壳体的底部设有与水域连接的开口11，所述开口11上安装有单向阀，开口11上也可以安装压力传感器16或热电偶，用于测量高能燃烧剂5在水下作业时产生压力或温度的测量。

如图2所示，金属内壁8也可以不贴合空腔的内壁，在金属内壁8与空腔内壁之间为陶瓷内衬7，在药剂腔中的高能燃烧剂5在压药后分段加入药剂室，药块周围均匀填铺点火药4。在陶瓷内衬7上安装有石墨填料环15，电点火头3通过密封塞2旋入下盖13，下盖13与石墨填料环15螺纹连接，在下盖13与石墨填料环15之间放置有纯铜片14保证整个装置的密封性，整个装置通过上盖12对整个装置进行封闭。本装置在使用时，首先将金属内壁8放入到空腔中，在液体腔中放入液体10，在金属内壁8外套上陶瓷内衬7，在陶瓷内衬7内和金属内壁8的上方放置有高能燃烧剂5，高能燃烧剂5与点火药4连接，点火药4位于石墨填料环15内，石墨填料环15与下盖13通过螺纹连接，石墨填料环15为圆环结构，下盖13为截面为T形状的圆环结构，下盖13与石墨填料环15之间放置有纯铜片14，保证装置的密封性，下盖13通过螺纹与密封塞2连接，下盖13的上方设有上盖12，上盖12通过螺纹与空腔连接，通过上盖12和下盖13将整个空腔密封，密封效果好，脚线1依次穿过上盖12、下盖13与电点火头3连接，电点火头3与点火药4连接。本装置试验结束后，高能燃烧剂的产物可能附着在陶瓷内衬上，但这部分可以与铸铁的外部结构分离，因此该装置能够反复使用。因为采用了石墨填料环、铜片以及上、下盖结构，具有更好的密闭性和耐压性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，其特征在于：包括金属壳体，所述金属壳体设有空腔，空腔内通过金属内壁将空腔分为药剂腔和液体腔，在药剂腔内依次设有点火药和高能燃烧剂，点火药内设有点火头，点火头与脚线连接；液体腔内有液体，空腔通过密封塞对整个装置密封，金属内壁的熔点介于高能燃烧剂点火温度和燃烧温度之间；所述金属壳体的底部设有开口，在开口处设有传感装置。

2.根据权利要求1所述的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，其特征在于：所述药剂腔内设有用于隔绝药剂与金属壳体内壁的陶瓷内衬。

3.根据权利要求1所述的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，其特征在于：所述金属壳体为不锈钢壳体。

4.根据权利要求1所述的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，其特征在于：所述金属内壁的材料为铜、铝或镁。

5.根据权利要求1所述的基于高能燃烧剂的水下破碎研究试验装置，其特征在于：所述液体为水，液体占整个液体腔的体积为60%-90%。