CN112881229A - 一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置及获取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置和获取方法,采用降压熄火的方式获取固体推进剂在高压下的熄火燃面,通过高压手阀控制高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂燃烧的初始压强,在此基础上推进剂燃烧产生的大量高温燃气使燃烧室内压强迅速升高,当压强达到爆破片的承压极限时爆破片破裂,燃烧室内高压气体瞬间从泄压口排出,压力的下降使燃烧火焰远离燃面,同时气流排出带走部分热量,造成推进剂燃面热反馈减少,推进剂无法维持燃烧从而熄火。装置通过压螺盖将燃烧室壳体和测试底座连接,并通过O形圈密封,在高压下密封性能好,测试底座上设计有排气阀,用于爆破片爆破失败的情况下排出装置内的高压气体。
Description
技术领域
本发明属于固体推进剂点火燃烧领域,涉及一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置及获取方法,可获取固体推进剂在高压强燃烧过程中的熄火燃面。
背景技术
提高燃烧室压强是提高固体火箭发动机比冲的有效途径之一,但由于固体推进剂燃烧受压强的影响,在高压下可能发生推进剂燃烧机理的改变,如出现压强指数的突增的情况,并且压强指数超过1时会导致发动机燃烧室压强难以保持稳定,易造成发动机爆炸。因此,为实现固体火箭发动机的在高压下稳定工作,研究固体推进剂的高压燃烧机理尤为重要。分析熄火燃面的形貌特征以及化学组成是研究推进剂燃烧机理的重要手段之一,通过用骤降压法获得推进剂的熄火燃面可较为真实地还原推进剂燃烧过程中燃面的物理和化学状态。然而,现有的固体推进剂降压熄火技术难以实现推进剂在高压下安全可靠地熄火。
发明专利201810437003.X提出了一种高压条件下固体推进剂快速降压熄火方法与装置,快速熄火实验装置包括高压燃烧器,正、负接线柱,高压点火药包,测试样品,爆破片,压螺,样品支架,压力传感器及点火电源。高压燃烧器内有大体积铜台作为样品支架,高压点火药包固定于测试样品上方,点火电源通过高压燃烧器一侧的正、负接线柱连接高压点火及测试样品,高压燃烧器上设置有排气孔,利用可调口径压螺将爆破片固定于所述排气孔上。该方法通过点燃高压点火药包使高压燃烧器内压力升高至目标压强,进而使推进剂样品在较为稳定的初始压强下被高压点火药包引燃,当高压点火药包和样品燃烧产生的大量燃气使得燃烧器内压强超过爆破片的压力极限时,爆破片破裂,通过排气孔快速降压和铜台降温保证降压过程中推进剂药条顺利熄火。
上述发明专利提出的高压条件下固体推进剂快速降压熄火方法与装置存在几点缺陷:
1.该装置要实现固体推进剂在高压下燃烧熄火,需通过大质量的高压点火药包来提供推进剂燃烧的初始压强,大体积点火药包的质量计算较为复杂,且以及点火药包的固定对装置的装配造成一定的困难。
2.测试样品大小可变范围较小,其尺寸受铜台样品支架尺寸的限制,样品横截面积较大则无法安装到铜台支架上,样品横截面积过小则容易出现样品倾斜、高压点火药包掉落的情况。
3.受加工工艺、实际材料强度极限以及安装过程的影响,爆破片实际爆破压强可能与理论计算值偏差较大,若样品点燃后爆破片未能成功爆破,则密闭的燃烧器内为高压环境,对实验后处理过程带来极大的危险。
4.装置密封连接部件较薄弱,在高压强下有可能出现由应力集中和较大形变导致漏气的情况。
发明内容
本发明解决的技术问题是:基于现有的高压条件下固体推进剂降压熄火装置的不足,本发明设计了一种用于固体推进剂高压下熄火燃面的获取装置及获取方法。
本发明的技术方案是:一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,包括燃烧器壳体、上端盖、高压手阀接口、压螺盖、测试底座和爆破片;
所述燃烧器壳体为两端开口的柱状空腔体,内腔为多阶状;燃烧器壳体一端内壁开有内螺纹,一端外壁开有外螺纹,且开有外螺纹的该端开有通孔用于插入点火电极;侧壁上开有通孔用于连接高压手阀接口;
所述上端盖为柱状体,外壁为多阶状,沿轴线开有通孔作为泄压孔;小径端开有外螺纹,与燃烧器壳体开有内螺纹的一端同轴螺纹连接;
所述爆破片两端限位在燃烧器壳体内腔台阶处,并通过第一密封结构进行密封;爆破片为不锈钢圆片,位于泄压孔中,当受到压力的作用,爆破片中部会变形成弧状;
所述压螺盖为两端开口的柱状体,内壁为二阶状,且大径腔内壁开有内螺纹;
所述测试底座位于压螺盖上,压螺盖与燃烧器壳体开有外螺纹的一端螺纹连接,将测试底座与燃烧器壳体同轴固连;测试底座与燃烧器壳体端口之间通过第二密封机构进行密封;
所述测试底座包括主体、点火电极、排气阀、排气阀帽、密封钢珠和压强传感器接口;所述主体为柱状体外壁为多阶状,大径端一面位于压螺盖内壁台阶处,另一面与燃烧器壳体端口接触;在测试底座一端的端面上开有若干通孔分别用于插入点火电极、排气和测压;其中排气孔上设有排气组件,测压孔上装有压强传感器。
本发明进一步的技术方案是:所述排气组件包括排气阀口、排气阀帽和密封钢珠,密封钢珠位于排气孔中,用于堵住测试底座上的排气孔;排气阀与排气阀帽采用螺纹连接,排气阀帽上开有排气孔,通过排气阀帽对密封钢珠的压紧与放松可实现排气孔的密封与放气。
本发明进一步的技术方案是:所述测压孔上连有传感器接口,压强传感器安装于传感器接口上并与测试系统相连。
本发明进一步的技术方案是:所述测试底座沿轴线周向均布四个通孔,其中用于插入点火电极的两个通孔内径相同且呈180度布置,测压孔和排气孔内径相同呈180度布置。
本发明进一步的技术方案是:所述点火电极为两个相同的接线柱,接线柱通过密封绝缘套和紧固螺母固定于测试底座中,接线柱一端设计有缠绕点火线的圆柱孔,另一端设计有用于紧固的螺纹,两个接线柱分别用作推进剂点火的正极和负极。点火电极(9)之间可放置推进剂药条,推进剂药条通过点火丝与正负点火电极一端相连,两个点火电极另一端分别通过导线与点火电源正负极相连。
本发明进一步的技术方案是:所述压螺盖采用304不锈钢制成。
本发明进一步的技术方案是:所述测试底座采用304不锈钢制成。
本发明进一步的技术方案是:所述爆破片为304不锈钢圆薄片。
本发明进一步的技术方案是:一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置的获取方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:确定质量为m的固体推进剂在密闭的高压熄火装置内燃烧所能产生的压强P;
P=(P0/m0)m
其中P0为爆破片未爆破的条件下记药条燃烧结束时最大压强;m0为爆破片未爆破的条件下对应的推进剂药条初始质量;
步骤2:准备推进剂药条:采用环氧树脂AB胶对药条侧面进行包覆并进行修整;
步骤3:将推进剂药条固定在测试底座5上的正负电极9之间,点火丝固定于药条的点火端面,点火丝两端分别缠绕在点火正负电极9上;当点火电极之间的电阻超出设定的安全阈值范围内,则重新安装推进剂药条;
步骤4:通过国标GB567-1999中公式确定所需的爆破片厚度;
步骤5:将高压熄火燃面获取装置放在实验台上,在装置侧壁的高压手阀接口3处安装高压手阀,通过高压手阀连接充气管路与高压气瓶。待高压熄火燃面获取装置装配完成后,连接点火系统和压强采集系统;
步骤6:打开高压手阀,通过高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂药条燃烧的初始压强,初始压强的大小为熄火压强与质量为m的固体推进剂燃烧所产生的压强P之差;关闭高压手阀,点燃放置在密闭的燃烧器内的固体推进剂药条,通过压强采集系统记录燃烧过程的压强-时间曲线。当推进剂燃烧产生的大量高温燃气使燃烧室内压强迅速升至爆破压强时,爆破片发生破裂,燃烧室内气体快速从上端盖泄压口排出。由于压强的下降使燃烧火焰远离燃面,气相化学反应区增厚,温度梯度变小,造成火焰对燃烧表面的热反馈量减少,并且燃烧气体产物在排出过程中带走部分热量,因此推进剂无法维持燃烧从而熄火。旋开顶盖压螺,取出熄火的推进剂并密封保存;
步骤7:若爆破片未爆破,切断点火电源,并将点火线短接;待装置降温后拧开测试底座5上排气阀帽13,排出燃烧室内的气体;等燃烧室恢复常压后拆开实验装置,擦拭实验装置内部,晾干降冷却后进行下一次实验。更换推进剂药条,降低爆破片厚度或提高推进剂燃烧的初始压强,重复步骤2~6,直至获得推进剂熄火燃面。
本发明进一步的技术方案是:所述步骤2中的包覆液采用环氧树脂与固化剂以质量比10:3均匀混合,待混合完成后将包覆液均匀涂抹在推进剂表面,包覆液制成2小时后粘度增加,4小时后开始固化,12小时后固化完成。
发明效果
本发明的技术效果在于:本发明设计的固体推进剂高压熄火燃面获取装置及获取方法具有以下有益效果:
1.装置能获取不同类型的推进剂药条在不同压强下的熄火燃面。通过高压手阀控制高压气瓶对燃烧室充压,能使推进剂药条在不同的初始压强下燃烧,改变推进剂药条的燃面尺寸可以改变升压速率的大小,并结合不同厚度的爆破片可以获得5~30MPa下的推进剂熄火燃面,实验灵活性较强。
2.通过压螺盖将燃烧室壳体和测试底座连接,两者间采用O形圈密封,上端盖将爆破片固定于燃烧室壳体的上开口处,爆破片与燃烧室配合部分采用硅橡胶圈密封,装置在高压下密封性能好,安全性强。
3.本高压熄火燃面的获取方法采用环氧树脂AB胶包覆推进剂药条侧面,环氧树脂AB胶阻燃效果好,可保证推进剂在高压下燃烧时燃面从端面开始平行退移,避免获取的熄火燃面不规则。
4.装置可通过高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂药条燃烧的初始压强,因此本高压熄火燃面的获取方法无需使用点火药包,省去了计算高压点火药包质量的复杂过程,操作简单方便。
5.若推进剂点燃后爆破片未能成功地爆破泄压,可通过装置测试底座上的排气部件排出装置内的高压气体,从而保障实验人员的人身安全。
附图说明
图1为本发明固体推进剂高压熄火燃面获取装置的主剖视图。
图2为测试底座的俯视图以及A-A向剖视图。
图中标号说明:1-燃烧器壳体,2-上端盖,3-高压手阀接口,4-压螺盖,5-测试底座,6-硅橡胶圈,7-O型圈,8-爆破片,9-点火电极,10-排气孔,11-测压孔,12-排气阀,13-排气阀帽,14-密封钢珠,15-压强传感器接口,16-主体
具体实施方式
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1-图2,本发明采用降压熄火的方式获取固体推进剂在高压下的熄火燃面,通过高压手阀控制高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂燃烧的初始压强,在此基础上固体推进剂燃烧产生的大量高温燃气使燃烧室内压强迅速升高,当压强达到爆破片的承压极限时爆破片破裂,燃烧室内高压气体瞬间从泄压口排出,压力的下降使燃烧火焰远离燃面,同时气流排出带走部分热量,造成推进剂燃面热反馈减少,推进剂无法维持燃烧从而熄火。装置通过压螺盖将燃烧室壳体和测试底座连接,并通过O形圈密封,在高压下密封性能好,测试底座上设计有排气阀,用于爆破片爆破失败的情况下排出装置内的高压气体。
本发明技术方案是:一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特点包括1-燃烧器壳体,2-上端盖,3-高压手阀接口,4-压螺盖,5-测试底座,6-硅橡胶圈,7-O型圈,8-爆破片,其中5-测试底座上设计有9-点火电极,10-排气孔,11-测压孔,12-排气阀,13-排气阀帽,14-密封钢珠和15-压强传感器接口。燃烧室壳体1为圆筒形结构,上开口处的内壁面周向有螺纹,下开口处的外壁面周向有螺纹,侧壁设有高压手阀接口3,装置通过高压手阀连接充气管路与高压气瓶,利用高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂药条燃烧的初始压强。开有泄压口的上端盖2与燃烧室壳体1通过螺纹连接,并将爆破片8固定于燃烧室壳体1的上开口处,爆破片与燃烧室配合部分采用硅橡胶圈6实现密封,能保证高压下的密封稳定性,当推进剂燃烧产生的大量高温燃气使燃烧室内压强迅速升高至爆破压强时,爆破片发生爆破,燃烧室内气体快速从上端盖泄压口排出从而实现推进剂泄压熄火。压螺盖4通过螺纹配合将测试底座5固定于燃烧室壳体1的下开口端,测试底座5与燃烧室壳体1间采用O型圈7密封。测试底座5上的排气阀12与排气阀帽13采用螺纹连接,排气阀帽13上开有排气孔,通过排气阀帽13对密封钢珠14的压紧与放松可实现排气孔10的密封与放气,压强传感器安装于传感器接口15上并与测试系统相连。推进剂药条固定于测试底座5上的点火正负电极9之间,通过点火丝与点火电极9相连,推进剂药条可根据实验需要改变尺寸大小。
本实施例中,固体推进剂高压熄火燃面获取装置由燃烧器壳体1,上端推进剂在燃烧室中燃烧产生高温高压的腐蚀性气体,因此燃烧室壳体1、上端盖2、高压手阀接口3、压螺盖4和测试底座5均采用304不锈钢,爆破片8为304不锈钢圆薄片。
燃烧室壳体1为圆筒形结构,上开口处的内壁面周向有螺纹,下开口处的外壁面周向有螺纹,侧壁设有高压手阀接口3,通过高压手阀连接充气管路与高压气瓶。上端盖2中间开有泄压口,通过螺纹与燃烧室壳体1的上开口端连接,并将爆破片8固定于燃烧室壳体1上开口的凸台处,爆破片与燃烧室凸台的配合部分采用硅橡胶圈6实现密封。压螺盖4通过螺纹配合将测试底座5固定于燃烧室壳体1的下开口端,燃烧室下开口端周向加工有凹槽,O型密封圈嵌入在凹槽内,对燃烧室和测试底盖之间起到密封作用。燃烧室壳体1、上端盖2以及压螺盖4的外壁上分别环向均布4个盲孔,用以固定钩形扳手,便于装置的装配。
如图2所示,测试底座5由点火电极9,排气孔10,测压孔11,排气阀12,排气阀帽13,密封钢珠14和压强传感器接口15组成,用于固定推进剂药条、连接压强测试系统和点火系统、并设计有排气部件可在爆破片未能成功地爆破泄压的情况下排出装置内高压气体。点火电极(9)为两个相同的接线柱,接线柱通过密封绝缘套和紧固螺母固定于测试底座中,接线柱一端设计有缠绕点火线的圆柱孔,另一端设计有用于紧固的螺纹,两个接线柱分别用作推进剂点火的正极和负极。点火电极(9)之间可放置推进剂药条,推进剂药条通过点火丝与正负点火电极(9)一端相连,两个点火电极(9)另一端分别通过导线与点火电源正负极相连。点火丝两端分别接在两个接线柱上,形成闭合回路。压强传感器安装于传感器接口15上并与测试系统相连。排气部件由排气孔10、排气阀口12、排气阀帽13和密封钢珠14组成,密封钢珠14用于堵住测试底座上的排气孔10,排气阀12与排气阀帽13采用螺纹连接,排气阀帽13上开有排气孔,通过排气阀帽13对密封钢珠14的压紧与放松可实现排气孔10的密封与放气。
需要说明的是,本装置最终获取熄火的推进剂,在此基础上对熄火的燃烧表面进行形貌观察和元素分析,可研究推进剂燃烧时物理和化学状态。采用本方法,可获取双基推进剂(主要含有硝化棉、硝化甘油、增塑剂等)、复合推进剂(主要含有过氯酸铵、HTPB、金属铝粉等)等不同固体推进剂的高压熄火燃面。
本发明采用降压熄火的方式获取固体推进剂在高压下的熄火燃面,通过高压手阀控制高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂药条燃烧的初始压强,在此基础上推进剂药条燃烧产生的大量高温燃气使燃烧室内压强迅速升高,当压强达到爆破片的承压极限时爆破片发生破裂,燃烧室内高压气体瞬间从上端盖的泄压口排出,由于压强的下降使燃烧火焰远离燃面,气相化学反应区增厚,温度梯度变小,造成火焰对燃烧表面的热反馈量减少,并且燃烧气体产物在排出过程中带走部分热量,因此推进剂无法维持燃烧从而熄火。
本发明固体推进剂高压熄火燃面获取方法包括以下步骤:
步骤一:确定固体推进剂在密闭的高压熄火装置内燃烧所能产生的压强P。称量小体积推进剂药条的质量m0,在密闭的所述高压熄火装置内点燃小体积推进剂药条,通过压强传感器记录燃烧室内的压强-时间曲线。在爆破片未爆破的条件下记药条燃烧结束时最大压强P0,故质量为m0的推进剂在密闭装置内燃烧所能产生的压强为P0。通过气体状态方程可知,质量为m的固体推进剂在密闭的高压熄火装置内燃烧所能产生的压强P=(P0/m0)m。
步骤二:准备推进剂药条,并采用环氧树脂AB胶对药条侧面进行包覆,以保证推进剂燃烧时燃面平行退移,避免获取的熄火燃面不规则。包覆液采用环氧树脂与固化剂以质量比10:3均匀混合,待混合完成后将包覆液均匀涂抹在推进剂表面,包覆液制成2小时后粘度增加,4小时后开始固化,12小时后固化完成。推进剂药条包覆完成后将药条点火端面切开,并用刀片和锉刀将样品包覆层进行修整,确保包覆层厚度均匀、无锋利棱角。
步骤三:用欧姆表测试点火电极9通断以及是否与底座断路,保证点火可靠性。将处理好的推进剂药条固定在测试底座5上的正负电极9之间,点火丝固定于药条的点火端面,点火丝两端分别缠绕在点火正负电极9上,并用绝缘胶带粘结牢固,防止实验过程中点火丝松动脱落,以及点火丝短接致使无法点火。推进剂药条安装完成后,用欧姆表测量点火电极之间的电阻,电阻一般在5~15Ω之间,若电阻过小可能线路发生短路,若电阻过大可能会导致点火失败,出现上述两种情况均需重新安装推进剂药条。
步骤四:根据设定的熄火压强、上端盖泄压口径以及爆破片的材质,通过国标GB567-1999中公式确定所需的爆破片厚度。将硅橡胶圈6和爆破片8置于燃烧室壳体1的凸台处,并通过勾扳手将上端盖2与燃烧室壳体1的上开口旋紧,从而固定硅橡胶圈6和爆破片8。
步骤五:将测试底座5安装在燃烧室壳体1和压螺盖4之间,通过勾扳手旋紧压螺盖4;在排气阀12内放置气密封钢珠14,用扳手旋紧排气阀帽13;在压力传感器开口处涂上硅脂,防止高温燃气冲入压力传感器导致其损坏,然后将压力传感器安装在传感器安装口13上。将高压熄火燃面获取装置放在实验台上,在装置侧壁的高压手阀接口3处安装高压手阀,通过高压手阀连接充气管路与高压气瓶。待高压熄火燃面获取装置装配完成后,连接点火系统和压强采集系统。
步骤六:打开高压手阀,通过高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂药条燃烧的初始压强,初始压强的大小为熄火压强与质量为m的固体推进剂燃烧所产生的压强P之差。关闭高压手阀,点燃放置在密闭的燃烧器内的固体推进剂药条,通过压强采集系统记录燃烧过程的压强-时间曲线。当燃烧室达到预定压强爆破后,旋开顶盖压螺,取出熄火的推进剂密封保存。
步骤七:若爆破片未爆破,应立即切断点火电源,并将点火线短接。待10分钟装置降温后拧开测试底座5上排气阀帽13,排出燃烧室内的气体,在确定燃烧室已恢复常压后方可拆开实验装置,用无水乙醇擦拭实验装置内部,晾干降冷却后进行下一次实验。更换推进剂药条,降低爆破片厚度或提高推进剂燃烧的初始压强,重复步骤2~6,直至获得推进剂熄火燃面。
Claims (10)
1.一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,包括燃烧器壳体(1)、上端盖(2)、高压手阀接口(3)、压螺盖(4)、测试底座(5)和爆破片(8);
所述燃烧器壳体(1)为两端开口的柱状空腔体,内腔为多阶状;燃烧器壳体(1)一端内壁开有内螺纹,一端外壁开有外螺纹,且开有外螺纹的该端开有通孔用于插入点火电极(9);侧壁上开有通孔用于连接高压手阀接口(3);
所述上端盖(2)为柱状体,外壁为多阶状,沿轴线开有通孔作为泄压孔;小径端开有外螺纹,与燃烧器壳体(1)开有内螺纹的一端同轴螺纹连接;
所述爆破片(8)两端限位在燃烧器壳体(1)内腔台阶处,并通过第一密封结构进行密封;爆破片(8)为不锈钢圆片,位于泄压孔中,当受到压力的作用,爆破片中部会变形成弧状;
所述压螺盖(4)为两端开口的柱状体,内壁为二阶状,且大径腔内壁开有内螺纹;
所述测试底座(5)位于压螺盖(4)上,压螺盖(4)与燃烧器壳体(1)开有外螺纹的一端螺纹连接,将测试底座(5)与燃烧器壳体(1)同轴固连;测试底座(5)与燃烧器壳体(1)端口之间通过第二密封机构进行密封;
所述测试底座(5)包括主体(16)、点火电极(9)、排气阀(12)、排气阀帽(13)、密封钢珠(14)和压强传感器接口(15);所述主体(16)为柱状体外壁为多阶状,大径端一面位于压螺盖(4)内壁台阶处,另一面与燃烧器壳体(1)端口接触;在测试底座(5)一端的端面上开有若干通孔分别用于插入点火电极(9)、排气和测压;其中排气孔上设有排气组件,测压孔上装有压强传感器。
2.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述排气组件包括排气阀口(12)、排气阀帽(13)和密封钢珠(14),密封钢珠(14)位于排气孔(10)中,用于堵住测试底座上的排气孔(10);排气阀(12)与排气阀帽(13)采用螺纹连接,排气阀帽(13)上开有排气孔,通过排气阀帽(13)对密封钢珠(14)的压紧与放松可实现排气孔(10)的密封与放气。
3.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述测压孔上连有传感器接口,压强传感器安装于传感器接口上并与测试系统相连。
4.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述测试底座(5)沿轴线周向均布四个通孔,其中用于插入点火电极的两个通孔内径相同且呈180度布置,测压孔和排气孔内径相同呈180度布置。
5.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述点火电极(9)为两个相同的接线柱,接线柱通过密封绝缘套和紧固螺母固定于测试底座中,接线柱一端设计有缠绕点火线的圆柱孔,另一端设计有用于紧固的螺纹,两个接线柱分别用作推进剂点火的正极和负极。点火电极(9)之间可放置推进剂药条,推进剂药条通过点火丝与正负点火电极(9)一端相连,两个点火电极(9)另一端分别通过导线与点火电源正负极相连。
6.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述压螺盖(4)采用304不锈钢制成。
7.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述测试底座(5)采用304不锈钢制成。
8.如权利要求1所述的一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置,其特征在于,所述爆破片(8)为304不锈钢圆薄片。
9.基于权利要求1所述一种固体推进剂高压熄火燃面获取装置的获取方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:确定质量为m的固体推进剂在密闭的高压熄火装置内燃烧所能产生的压强P;
P=(P0/m0)m
其中P0为爆破片未爆破的条件下记药条燃烧结束时最大压强;m0为爆破片未爆破的条件下对应的推进剂药条初始质量;
步骤2:准备推进剂药条:采用环氧树脂AB胶对药条侧面进行包覆并进行修整;
步骤3:将推进剂药条固定在测试底座5上的正负电极9之间,点火丝固定于药条的点火端面,点火丝两端分别缠绕在点火正负电极9上;当点火电极之间的电阻超出设定的安全阈值范围内,则重新安装推进剂药条;
步骤4:通过国标GB567-1999中公式确定所需的爆破片厚度;
步骤5:将高压熄火燃面获取装置放在实验台上,在装置侧壁的高压手阀接口3处安装高压手阀,通过高压手阀连接充气管路与高压气瓶。待高压熄火燃面获取装置装配完成后,连接点火系统和压强采集系统;
步骤6:打开高压手阀,通过高压气瓶对燃烧室充压从而建立推进剂药条燃烧的初始压强,初始压强的大小为熄火压强与质量为m的固体推进剂燃烧所产生的压强P之差;关闭高压手阀,点燃放置在密闭的燃烧器内的固体推进剂药条,通过压强采集系统记录燃烧过程的压强-时间曲线。当推进剂燃烧产生的大量高温燃气使燃烧室内压强迅速升至爆破压强时,爆破片发生破裂,燃烧室内气体快速从上端盖泄压口排出。由于压强的下降使燃烧火焰远离燃面,气相化学反应区增厚,温度梯度变小,造成火焰对燃烧表面的热反馈量减少,并且燃烧气体产物在排出过程中带走部分热量,因此推进剂无法维持燃烧从而熄火。旋开顶盖压螺,取出熄火的推进剂并密封保存;
步骤7:若爆破片未爆破,切断点火电源,并将点火线短接;待装置降温后拧开测试底座5上排气阀帽13,排出燃烧室内的气体;等燃烧室恢复常压后拆开实验装置,擦拭实验装置内部,晾干降冷却后进行下一次实验。更换推进剂药条,降低爆破片厚度或提高推进剂燃烧的初始压强,重复步骤2~6,直至获得推进剂熄火燃面。
10.如权利要求9所述的一种固体推进剂高压熄火燃面的获取方法,其特征在于,所述步骤2中的包覆液采用环氧树脂与固化剂以质量比10:3均匀混合,待混合完成后将包覆液均匀涂抹在推进剂表面,包覆液制成2小时后粘度增加,4小时后开始固化,12小时后固化完成。
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