CN108981503B - 一种凝聚相高能炸药爆轰性能多参数同步测量方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种凝聚相高能炸药爆轰性能多参数同步测量方法，该方法将温度传感器、光纤探针、锰铜压阻传感器全部安装在爆炸室内部，爆炸室外部为量热系统，一次试验实现炸药爆速、爆热、爆压及爆炸温度的同步测量，所述药柱安装在惰性壳体内，光纤探针安装在壳体的定位孔中，锰铜压阻传感器嵌入药柱内部，温度传感器安装在爆炸室内部，量热系统内外桶各布放一支铂电阻用于测温与控温。该方法适用于小药量凝聚相高能炸药多种爆轰性能参数的同步测量，单次试验即可测得炸药的爆速、爆热、爆压及爆炸温度，全面评价炸药的爆轰性能。
Description
技术领域
本申请属于火炸药评估技术领域，具体涉及一种凝聚相高能炸药爆轰性能多参数同步测量方法，该方法能够通过单次试验获得炸药的爆速、爆热、爆压及爆炸温度，全面评价炸药的爆轰性能。
背景技术
炸药的爆热、爆速、爆压及爆炸温度都是炸药的重要爆轰性能参数，也是进行炸药应用可行性分析与研究的关键参数。作为评估炸药及其武器系统综合毁伤能力的重要指标，准确测量这些参数才能对炸药的综合爆轰性能进行合理评估，继而进行炸药的设计、研发、优选和有效利用。GJB772A-97中分别给出了爆热、爆速和爆压的测量方法：方法701.1爆热恒温法和绝热法、方法702.1 爆速电测法、方法704.1爆压水箱法及方法704.2爆压锰铜压力传感器法。针对爆炸温度的测量主要有接触式和非接触式两种，非接触式测温主要以辐射测温为主，接触式测温主要采用热电偶。
但是，现有技术仍存在一些问题：(1)综合评估炸药的爆轰性能需要对爆热、爆速、爆压及爆炸温度分别进行测量，试验周期长、成本高；(2)现有的炸药爆轰性能参数测试方法所需试验药量都比较大，每发炸药的爆热试验药量最少为25g，爆速的药量在100g左右，爆压的药量大约在50g左右，爆炸温度的测量还未形成标准方法，要全面测量炸药的爆轰性能所需药量至少为200g； (3)多个参数测量所需的样品规格各不相同，样品制备较复杂，各样品的质量一致性难以保证。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种凝聚相高能炸药爆轰性能多参数同步测量方法，以解决高能炸药爆速、爆热、爆压及爆炸温度的一次性准确测量，综合评估炸药的爆轰性能。
为了实现上述任务，本申请采取如下的技术解决方案：
一种凝聚相高能炸药爆轰性能多参数同步测量方法，其特征在于，该方法将温度传感器、光纤探针、锰铜压阻传感器全部安装在爆炸室内部，爆炸室外部为量热系统，对药柱的爆速、爆热、爆压和爆炸温度进行同步测量；药柱安装在壳体内部，雷管安装在药柱顶端，壳体吊装在爆炸室中心，锰铜压阻传感器嵌入药柱内部，光纤探针安装在壳体的定位孔中，温度传感器安装在爆炸室内部；量热系统的内桶及外桶各布放一支铂电阻；爆炸室端盖处装有转换接头，转换接头留有通孔，传感器连接线及传输光纤通过转换接头引出爆炸室；温度传感器及铂电阻连接温度采集系统；光纤探针连接光电探测器，输出端连接数据采集仪；锰铜压阻传感器直接连接数据采集仪；温度采集系统及数据采集仪的输出端均连接数据处理系统；其中：
爆炸室为圆柱形，可承受50gTNT当量的爆炸冲击，其端盖上有两个起爆电极和一个可拆卸的转换接头；
光纤探针直径为0.8mm～1.0mm，前端经打磨后涂覆防止透光的金属膜；
壳体为一端封口的圆柱形陶瓷壳，长度为60mm～180mm，内径为 5mm～10mm，壁厚为2mm～4mm，沿轴线方向均布10～15个探针定位孔，定位孔直径为0.8mm～1.0mm，孔间距为5mm～10mm；
转换接头中间留有圆形通孔，传感器连接线及传输光纤从该圆形通孔引出，并进行可靠密封，转换接头通过螺纹与爆炸室的端盖进行密封连接；
温度采集系统采集爆热及爆炸温度数据，数据采集仪采集爆速及爆压数据，所有数据传递到数据处理系统完成数据的处理、存储，得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度；
具体按下列步骤进行：
步骤1，将高能炸药制成圆柱体状的药柱，药柱尺寸与壳体的内腔尺寸相同，长径比为1:10～1:15，药柱可由多个药柱叠加而成，将制好的药柱存放在样品暂存区；
步骤2，检查和调试锰铜压阻传感器、光纤探针、温度传感器、铂电阻、温度采集系统、光电探测器、数据采集仪、数据处理系统及量热系统，使之达到正常工作状态，关闭电源；
步骤3，将药柱装入壳体中，锰铜压阻传感器嵌入药柱内部；
步骤4，光纤探针插入壳体的定位孔中，轻轻推入直至顶上药柱，采用快速固化胶固定光纤探针；
步骤5，将装药壳体悬挂在爆炸室内，并使壳体位于爆炸室的中心位置；
步骤6，将温度传感器吊装在爆炸室内部，传感器连接线及传输光纤通过转换接头引出爆炸室；
步骤7，在量热系统的内桶及外桶各布放一支铂电阻；
步骤8，温度传感器及铂电阻连接温度采集系统，光纤探针连接光电探测器，输出端连接数据采集仪，锰铜压阻传感器直接连接数据采集仪；
步骤9，温度采集系统及数据采集仪的输出端均连接数据处理系统；
步骤10，将雷管安装在药柱顶端，雷管脚线连接爆炸室内的起爆电极；
步骤11，关闭爆炸室，拧紧转换接头，并做好密封连接；
步骤12，接通电源，启动温度采集系统、光电探测器、数据采集仪、数据处理系统及量热系统；
步骤13，待量热系统的温度稳定后，起爆药柱，温度采集系统及数据采集仪进行数据采集，传输给数据处理系统；
步骤14，量热系统的温度再次稳定后，试验结束，数据处理系统完成数据的处理、存储，经计算得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度。
本申请的有益效果体现在以下几个方面：
(1)将温度传感器、测速探针、压力传感器及量热系统集成在一个测量系统内，一次试验即可同步测量炸药的爆热、爆速、爆压及爆炸温度，测量周期从原来的2～3天缩短到1天内，大大提高了测量效率；
(2)使用不超过25g的样品即可得到炸药的爆速、爆热、爆压及爆炸温度数据，所需样品量仅为原有技术的1/8，大大降低了药量，解决了一些新型材料样本量不足的问题，在实验室研发阶段便可对炸药的多种爆轰性能参数进行测量；
(3)测量爆速、爆热、爆压及爆炸温度所用试样为同一药柱，样品制备较为简单，且保证了多种参数的测量是在同样的试样条件下完成，测量结果更加准确可靠，便于综合评估炸药的爆轰性能。
附图说明
图1是试验中药柱与各设备之间的位置关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本申请作进一步的详述。
实施例1
本实施例是PMX-2炸药的爆轰性能测量，所用药柱5为10个Φ5mm×5mm 的药柱叠加而成，密度为1.85g/cm3，壳体4长度为60mm，内径为5mm，壁厚为2mm，有10个直径为0.8mm的定位孔，孔间距为5mm，光纤探针3直径为 0.8mm，其试验方法包括以下步骤：
(1)将PMX-2炸药制成圆柱体状的药柱5，药柱5为10个Φ5mm×5mm 的药柱叠加而成，将制好的药柱5存放在样品暂存区；
(2)检查和调试锰铜压阻传感器2、光纤探针3、温度传感器7、铂电阻9、温度采集系统10、光电探测器11、数据采集仪12、数据处理系统13及量热系统14，使之达到正常工作状态，关闭电源；
(3)将药柱5装入壳体4中，锰铜压阻传感器2嵌入药柱5内部；
(4)光纤探针3插入壳体4的定位孔中，轻轻推入直至顶上药柱5，采用快速固化胶固定光纤探针3；
(5)将装药壳体4悬挂在爆炸室1内，并使壳体4位于爆炸室1的中心位置；
(6)将温度传感器7吊装在爆炸室1内部，传感器连接线及传输光纤通过转换接头8引出爆炸室1；
(7)在量热系统14的内桶及外桶各布放一支铂电阻9；
(8)温度传感器7及铂电阻9连接温度采集系统10，光纤探针3连接光电探测器11，输出端连接数据采集仪12，锰铜压阻传感器2直接连接数据采集仪 12；
(9)温度采集系统10及数据采集仪12的输出端均连接数据处理系统13；
(10)将雷管6安装在药柱5顶端，雷管5脚线连接爆炸室1内的起爆电极；
(11)关闭爆炸室1，拧紧转换接头8，并做好密封连接；
(12)接通电源，启动温度采集系统10、光电探测器11、数据采集仪12、数据处理系统13及量热系统14；
(13)待量热系统14的温度稳定后，起爆药柱5，温度采集系统10及数据采集仪12进行数据采集，传输给数据处理系统13；
(14)量热系统14的温度再次稳定后，试验结束，数据处理系统13完成数据的处理、存储，经计算得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度。
实施例2
本实施例是GHL-5炸药的爆轰性能测量，所用药柱5为12个Φ8mm×8mm 的药柱叠加而成，密度为1.85g/cm3，壳体4长度为120mm，内径为8mm，壁厚为3mm，有12个直径为0.9mm的定位孔，孔间距为8mm，光纤探针3直径为0.9mm，其试验方法包括以下步骤：
(1)将GHL-5炸药制成圆柱体状的药柱5，药柱5为12个Φ8mm×8mm 的药柱叠加而成，将制好的药柱5存放在样品暂存区；
(2)检查和调试锰铜压阻传感器2、光纤探针3、温度传感器7、铂电阻9、温度采集系统10、光电探测器11、数据采集仪12、数据处理系统13及量热系统14，使之达到正常工作状态，关闭电源；
(3)将药柱5装入壳体4中，锰铜压阻传感器2嵌入药柱5内部；
(4)光纤探针3插入壳体4的定位孔中，轻轻推入直至顶上药柱5，采用快速固化胶固定光纤探针3；
(5)将装药壳体4悬挂在爆炸室1内，并使壳体4位于爆炸室1的中心位置；
(6)将温度传感器7吊装在爆炸室1内部，传感器连接线及传输光纤通过转换接头8引出爆炸室1；
(7)在量热系统14的内桶及外桶各布放一支铂电阻9；
(8)温度传感器7及铂电阻9连接温度采集系统10，光纤探针3连接光电探测器11，输出端连接数据采集仪12，锰铜压阻传感器2直接连接数据采集仪 12；
(9)温度采集系统10及数据采集仪12的输出端均连接数据处理系统13；
(10)将雷管6安装在药柱5顶端，雷管5脚线连接爆炸室1内的起爆电极；
(11)关闭爆炸室1，拧紧转换接头8，并做好密封连接；
(12)接通电源，启动温度采集系统10、光电探测器11、数据采集仪12、数据处理系统13及量热系统14；
(13)待量热系统14的温度稳定后，起爆药柱5，温度采集系统10及数据采集仪12进行数据采集，传输给数据处理系统13；
(14)量热系统14的温度再次稳定后，试验结束，数据处理系统13完成数据的处理、存储，经计算得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度。
实施例3
本实施例是PBX-2炸药的爆轰性能测量，所用药柱5为15个Φ10mm× 10mm的药柱叠加而成，密度为1.82g/cm3，壳体4长度为180mm，内径为10mm，壁厚为4mm，有15个直径为1.0mm的定位孔，孔间距为10mm，光纤探针3 直径为1.0mm，其试验方法包括以下步骤：
(1)将PBX-2炸药制成圆柱体状的药柱5，药柱5为15个Φ10mm×10mm 的药柱叠加而成，将制好的药柱5存放在样品暂存区；
(2)检查和调试锰铜压阻传感器2、光纤探针3、温度传感器7、铂电阻9、温度采集系统10、光电探测器11、数据采集仪12、数据处理系统13及量热系统14，使之达到正常工作状态，关闭电源；
(3)将药柱5装入壳体4中，锰铜压阻传感器2嵌入药柱5内部；
(4)光纤探针3插入壳体4的定位孔中，轻轻推入直至顶上药柱5，采用快速固化胶固定光纤探针3；
(5)将装药壳体4悬挂在爆炸室1内，并使壳体4位于爆炸室1的中心位置；
(6)将温度传感器7吊装在爆炸室1内部，传感器连接线及传输光纤通过转换接头8引出爆炸室1；
(7)在量热系统14的内桶及外桶各布放一支铂电阻9；
(8)温度传感器7及铂电阻9连接温度采集系统10，光纤探针3连接光电探测器11，输出端连接数据采集仪12，锰铜压阻传感器2直接连接数据采集仪 12；
(9)温度采集系统10及数据采集仪12的输出端均连接数据处理系统13；
(10)将雷管6安装在药柱5顶端，雷管5脚线连接爆炸室1内的起爆电极；
(11)关闭爆炸室1，拧紧转换接头8，并做好密封连接；
(12)接通电源，启动温度采集系统10、光电探测器11、数据采集仪12、数据处理系统13及量热系统14；
(13)待量热系统14的温度稳定后，起爆药柱5，温度采集系统10及数据采集仪12进行数据采集，传输给数据处理系统13；
(14)量热系统14的温度再次稳定后，试验结束，数据处理系统13完成数据的处理、存储，经计算得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度。
表1实施例爆轰性能参数数据
Claims (5)
1.一种凝聚相高能炸药爆轰性能多参数同步测量方法，其特征在于，该方法将温度传感器(7)、光纤探针(3)、锰铜压阻传感器(2)全部安装在爆炸室(1)内部，爆炸室(1)外部为量热系统(14)，对药柱(5)的爆速、爆热、爆压和爆炸温度进行同步测量；药柱(5)安装在壳体(4)内部，雷管(6)安装在药柱(5)顶端，壳体(4)吊装在爆炸室(1)中心，锰铜压阻传感器(2)嵌入药柱(5)内部，光纤探针(3)安装在壳体(4)的定位孔中，温度传感器(7)安装在爆炸室(1)内部；量热系统(14)的内桶及外桶各布放一支铂电阻(9)；爆炸室(1)端盖处装有转换接头(8)，转换接头(8)留有通孔，传感器连接线及传输光纤通过转换接头(8)引出爆炸室(1)；温度传感器(7)及铂电阻(9)连接温度采集系统(10)；光纤探针(3)连接光电探测器(11)，输出端连接数据采集仪(12)；锰铜压阻传感器(2)直接连接数据采集仪(12)；温度采集系统(10)及数据采集仪(12)的输出端均连接数据处理系统(13)；其中：
温度采集系统(10)采集爆热及爆炸温度数据，数据采集仪(12)采集爆速及爆压数据，所有数据传递到数据处理系统(13)完成数据的处理、存储，得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度；
具体按下列步骤进行：
步骤1，将高能炸药制成圆柱体状的药柱(5)，药柱(5)尺寸与壳体(4)的内腔尺寸相同，长径比为1:10～1:15，药柱(5)由多个药柱叠加而成，将制好的药柱(5)存放在样品暂存区；
步骤2，检查和调试锰铜压阻传感器(2)、光纤探针(3)、温度传感器(7)、铂电阻(9)、温度采集系统(10)、光电探测器(11)、数据采集仪(12)、数据处理系统(13)及量热系统(14)，使之达到正常工作状态，关闭电源；
步骤3，将药柱(5)装入壳体(4)中，锰铜压阻传感器(2)嵌入药柱(5)内部；
步骤4，光纤探针(3)插入壳体(4)的定位孔中，轻轻推入直至顶上药柱(5)，采用快速固化胶固定光纤探针(3)；
步骤5，将装了药的壳体(4)悬挂在爆炸室(1)内，并使壳体(4)位于爆炸室(1)的中心位置；
步骤6，将温度传感器(7)吊装在爆炸室(1)内部，传感器连接线及传输光纤通过转换接头(8)引出爆炸室(1)；
步骤7，在量热系统(14)的内桶及外桶各布放一支铂电阻(9)；
步骤8，温度传感器(7)及铂电阻(9)连接温度采集系统(10)，光纤探针(3)连接光电探测器(11)，输出端连接数据采集仪(12)，锰铜压阻传感器(2)直接连接数据采集仪(12)；
步骤9，温度采集系统(10)及数据采集仪(12)的输出端均连接数据处理系统(13)；
步骤10，将雷管(6)安装在药柱(5)顶端，雷管(6)脚线连接爆炸室(1)内的起爆电极；
步骤11，关闭爆炸室(1)，拧紧转换接头(8)，并做好密封连接；
步骤12，接通电源，启动温度采集系统(10)、光电探测器(11)、数据采集仪(12)、数据处理系统(13)及量热系统(14)；
步骤13，待量热系统(14)的温度稳定后，起爆药柱(5)，温度采集系统(10)及数据采集仪(12)进行数据采集，传输给数据处理系统(13)；
步骤14，量热系统(14)的温度再次稳定后，试验结束，数据处理系统(13)完成数据的处理、存储，经计算得到爆速、爆热、爆压和爆炸温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的爆炸室(1)为圆柱形，可承受50gTNT当量的爆炸冲击，其端盖上有两个起爆电极和一个可拆卸的转换接头(8)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的光纤探针(3)直径为0.8mm～1.0mm，前端经打磨后涂覆防止透光的金属膜。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的壳体(4)为一端封口的圆柱形陶瓷壳，长度为60mm～180mm，内径为5mm～10mm，壁厚为2mm～4mm，沿轴线方向均布10～15个探针定位孔，定位孔直径为0.8mm～1.0mm，孔间距为5mm～10mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的转换接头(8)中间留有圆形通孔，传感器连接线及传输光纤从该圆形通孔引出，并进行可靠密封，转换接头(8)通过螺纹与爆炸室(1)的端盖进行密封连接。
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| GR01 | Patent grant | ||
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