CN111610121B - 炸药在脉冲磁场中的性能测试方法 - Google Patents

炸药在脉冲磁场中的性能测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，属于危险品检测领域。本发明的性能检测方法，采用由脉冲电源、单脉冲线圈和高斯计组成的脉冲磁场发生系统产生不同强度的脉冲磁场，使用由温度检测及数据采集系统对炸药样品在脉冲磁场发生时的温度变化进行收集，比较样品经历脉冲磁场前后的密度和热分解性能变化，研究炸药经历脉冲磁场的稳定性。本发明操作简便，适应于不同形态的炸药样品测试，并且能够快速准确的实现炸药在多种磁场强度的脉冲磁场中的性能测试。

Description

炸药在脉冲磁场中的性能测试方法
技术领域
本发明涉及一种炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，属于危险品检测领域。
背景技术
电磁轨道炮作为一种新概念武器，与高炮相比具有初速高、威力大、射程远和综合毁伤能力强等特点，已经成为了美、英、德、法、俄等军事大国的竞相研究对象。电磁轨道炮主要由导轨、电枢和电源三部分组成。导轨是一组平行的金属轨道，用于传导电流；电枢是一种导电金属，其位于金属轨道之间，它的前端装有射弹。当电磁轨道炮发射时，电源产生的强大电流沿着一条导轨流经电枢，从另一条导轨流回形成闭合回路，在这过程中会形成强大的脉冲磁场，瞬时电磁力推动电枢和其前端的弹体加速运动，从而实现高速发射。高强度的脉冲磁场虽然可以给弹体提供强大的瞬时动力，但其也可以对弹体产生一定的不利影响。在含金属的弹药弹体发射时，强脉冲磁场会使药柱中的金属成分发热，温度升高，药柱内产生热点，热点温度较高时会改变药柱的内部结构影响药柱性能，甚至会引起药柱的爆燃和爆炸。因而为了避免炮弹在电磁发射过程中爆燃、爆炸等事故的发生，急需对炮弹装药在强脉冲磁场中的性能进行测试，所以选择磁场发生装置产生特定的脉冲磁场对炸药在其中的性能进行测试。
发明内容
本发明的目的是提供一种炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，该方法通过比较炸药在经历脉冲磁场前后的温度、密度和热分解变化，进而检测炸药在脉冲磁场中的性能，能够避免炸药在脉冲磁场中装备应用中发生爆燃、爆炸等危害事故，为炸药在脉冲磁场中的相关应用提供技术支持。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，通过使用由脉冲电源、单脉冲线圈和高斯计组成的脉冲磁场发生系统产生不同强度的脉冲磁场，然后由温度检测及数据采集系统对炸药样品在脉冲磁场发生时的温度变化进行测试记录，以爆炸与否和温度变化大小衡量炸药的安定性，具体按照以下步骤操作：
步骤一、将单脉冲线圈放置于爆炸塔内，和脉冲电源连接；将高斯计探头放置于单脉冲线圈中心，并将高斯计探头、数据采集卡和电脑连接准备数据采集；将电源充电至任意电压，然后开始采集数据，瞬时放电，数据停止采集，取出高斯探头，得到此电压下脉冲磁场的强度值，重复此操作即得到多组磁场与电压的对应值；
步骤二、对样品的密度、热分解测试，然后将温度传感器安装在样品上，利用温度传感器采集样品不同位置的温度；
步骤三：将固定有温度探头的样品放在线圈中心的磁场有效区域，并将温度探头、数据采集卡和电脑连接准备数据采集。
步骤四：将电源充电至所需电压，然后数据开始采集，瞬时放电，数据停止采集，取出测试完毕的样品，得到样品不同部位经历脉冲磁场时的温升变化；
步骤五：对经历脉冲磁场后的样品的密度和热分解测试，得到样品经历脉冲磁场后的性能变化。
磁场强度的范围为不高于5.5T，电压范围为不大于1900V。
所述样品的形态为炸药应用过程中的形态，包括粉末、颗粒和柱状。
所述固定在样品上的温度探头的数量可以根据待测的位置数量增加。
样品上固定温度传感器位置可以根据测试需求选择。
线圈的磁场有效区域为线圈轴向中段Φ60mm×60mm区域。
从数据采集开始至数据停止采集的时间间隔为30s。
样品的热分解是通过差示扫描量热仪实现的，密度是样品质量和体积之商。
有益效果：
1、本发明的一种炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，首次实现了炸药在脉冲磁场中的性能测试。
2、本发明的一种炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，可以对多种形态的炸药进行安定性测试，如粉末、颗粒、柱形等
3、本发明的一种炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，可以通过改变电源电压，使线圈产生不同大小的脉冲磁场，研究炸药在多种磁场强度的脉冲磁场时的变化，以及炸药经过多种磁场后的变化。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
JEOL-1高聚物粘结炸药(组成为32％奥克托金、32％NTO、28％Al和8％的粘结剂)
实施例1(5T脉冲磁场下测定JEOL-1高聚物粘结炸药造型粉)
步骤一、将单脉冲线圈放置于爆炸塔内，和脉冲电源连接；将高斯计探头放置于单脉冲线圈中心，并将高斯计探头、数据采集卡和电脑连接准备数据采集；将电源充电至任意电压，然后开始采集数据，瞬时放电，数据停止采集，取出高斯探头，得到此电压下脉冲磁场的强度值，重复此操作得到脉冲磁场强度5T对应的电源电压为1760V；
步骤二、对样品进行热分解测试，记录热分解温度，将10g造型粉放在Φ40的塑料瓶中固定为圆柱体，然后将两个温度传感器插入圆柱体1/2高度的中心和侧面；
步骤三：将固定有温度传感器的样品和塑料瓶放在线圈中心的磁场有效区域，并将温度传感器、数据采集卡和电脑连接准备数据采集。
步骤四：将电源充电至1760V，然后数据开始采集，瞬时放电，30s后停止数据采集，取出测试完毕的样品，得到样品不同部位经历脉冲磁场后的温升变化；
步骤五：对经历脉冲磁场后的样品进行热分解测试，得到样品经历磁场后的性能变化
结果表述：在脉冲磁场发生后的30s内，造型粉的中心温差和侧面温差分别为0.0036℃和0.0088℃。
JEOL-1主要有两个热分解温度，过磁前后热分解变化如表一
过磁前分解温度/℃ 253.72 282.43
过磁后分解温度/℃ 253.36 282.17
实施例2(5T脉冲磁场下测定20mm×20mmJEOL-1高聚物粘结炸药药柱)
步骤一、将单脉冲线圈放置于爆炸塔内，和脉冲电源连接；将高斯计探头放置于单脉冲线圈中心，并将高斯计探头、数据采集卡和电脑连接准备数据采集；将电源充电至任意电压，然后开始采集数据，瞬时放电，数据停止采集，取出高斯探头，得到脉冲磁场强度5T对应的电源电压为1760V；
步骤二、对药柱的密度进行测试记录，然后将两个温度传感器用胶带贴合在药柱上表面和药柱10mm高度的侧面；
步骤三：将固定有温度传感器的药柱放在线圈中心的磁场有效区域，并将温度传感器、数据采集卡和电脑连接准备数据采集。
步骤四：将电源充电1760V，然后数据开始采集，瞬时放电，30s后停止数据采集，取出测试完毕的样品，得到药柱两个位置经历脉冲磁场后的温升变化；
步骤五：对经历脉冲磁场后的药柱密度测试记录，得到样品经历磁场后的性能变化
结果表述：在脉冲磁场发生后的30s后，药柱的中心温差、侧面温差为0.036℃和0.088℃；过磁前密度为1.933g﹒cm3，过磁后密度为1.934g﹒cm3。
实施例3(5T脉冲磁场下测定40mm×40mmJEOL-1高聚物粘结炸药药柱)
步骤一、将单脉冲线圈放置于爆炸塔内，和脉冲电源连接；将高斯计探头放置于单脉冲线圈中心，并将高斯计探头、数据采集卡和电脑连接准备数据采集；将电源充电至任意电压，然后开始采集数据，瞬时放电，数据停止采集，取出高斯探头，得到脉冲磁场强度5T对应的电源电压为1760V；
步骤二、对药柱的密度进行测试记录，然后将两个温度传感器用胶带贴合在药柱上表面和药柱20mm高度的侧面；
步骤三：将固定有温度传感器的药柱放在线圈中心的磁场有效区域，并将温度传感器、数据采集卡和电脑连接准备数据采集。
步骤四：将电源充电1760V，然后数据开始采集，瞬时放电，30s后停止数据采集，取出测试完毕的样品，得到药柱两个位置经历脉冲磁场后的温升变化；
步骤五：对经历脉冲磁场后的药柱密度测试记录，得到样品经历磁场后的性能变化
结果表述：在脉冲磁场发生后的30s后，药柱的中心温差、侧面温差为0.055℃和0.101℃；过磁前密度为1.945g﹒cm3，过磁后密度为1.946g﹒cm3。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.炸药在脉冲磁场中的性能测试方法，其特征在于：通过使用由脉冲电源、单脉冲线圈和高斯计组成的脉冲磁场发生系统产生不同强度的脉冲磁场，然后由温度检测及数据采集系统对含金属炸药样品在脉冲磁场发生时的温度变化进行测试记录，以爆炸与否和温度变化大小衡量炸药的安定性，具体按照以下步骤操作：
步骤一、将单脉冲线圈放置于爆炸塔内，和脉冲电源连接；将高斯计探头放置于单脉冲线圈中心，并将高斯计探头、数据采集卡和电脑连接准备数据采集；将电源充电至任意电压，然后开始采集数据，瞬时放电，数据停止采集，取出高斯探头，得到此电压下脉冲磁场的强度值，重复此操作即得到多组磁场与电压的对应值；
步骤二、对样品的密度、热分解测试，然后将温度传感器安装在样品上，利用温度传感器采集样品不同位置的温度；
步骤三：将固定有温度传感器的样品放在线圈中心的磁场有效区域，并将温度传感器、数据采集卡和电脑连接准备数据采集；
步骤四：将电源充电至所需电压，然后数据开始采集，瞬时放电，数据停止采集，取出测试完毕的样品，得到样品不同部位经历脉冲磁场时的温升变化；
步骤五：对经历脉冲磁场后的样品的密度和热分解测试，得到样品经历脉冲磁场后的性能变化；
脉冲磁场强度的范围为不高于5.5T，电压范围为不大于1900V；
线圈的磁场有效区域为线圈轴向中段Φ60mm×60mm区域。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述样品的形态为炸药应用过程中的形态，包括粉末、颗粒和柱状。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：固定在所述样品上的温度传感器的数量根据待测的位置数量增加。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：样品上固定温度传感器的位置根据测试需求选择。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：从数据采集开始至数据停止采集的时间间隔为30s。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：样品的热分解是通过差示扫描量热仪实现的，密度是样品质量和体积之商。
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