[发明专利]电引火药头发火能量测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及火工品测试技术，特别涉及电引火药头发火能量的测试。

背景技术

常用的延期电雷管，其延期药的点火方式为电引火药头受热燃烧点火。目前，我国常用的电引火药头多为桥丝式、钢片式，在其上涂有一定量的点火药，通电后桥丝或钢片升温引燃点火药，为延期药提供起始能量。电引火药头产生的发火能量会使延期药的点火时间和燃烧速度不同，从而影响延期电雷管的延期精度。所以对电引火药头发火能量的测试还是尤为重要的。

发明内容

本发明提供的电引火药头发火能量测试方法，能够精确测量出电引火药头发火能量及其动态变化，可作为评估电引火药头性能和测量电引火药头发火能量对延期药延期精度影响的一种测试手段，为提高延期电雷管精度提供理论指导。

本发明采用的技术方案是：电引火药头发火能量一部分转化为周围物体的动能，一部分转化为热能，使与之接触的物体升温；则在真空条件下，设计一个与电引火药头接触的飞片，利用高速摄像机拍摄电引火药头发火过程中飞片在测试管中的运动轨迹，简化成物理模型，利用数学手段处理飞片运动模型的相关数据，求解飞片的动能，即电引火药头发火能量转化为动能的部分；测温装置测量测试管在电引火药头发火过程的温度变化，求解电引火药头发火能量转化为热能的部分；动能与热能之和即为所测电引火药头发火能量。

其理论推导为：

电引火药头发火能量转化为动能的部分，包括转动动能和平动动能：飞片为质量m，半径R、厚h的均质刚性圆片，测试过程中受到冲击，飞片在测试管中一边以飞片中心旋转，一边向前运动。将该过程分解成定轴旋转运动和沿测试管平动两个过程，求解飞片的动能，即电引火药头发火能量转化为动能的部分。

对飞片定轴旋转过程：

将飞片看成由若干薄圆环组成，取任一半径r、宽度dr、质量为dm的薄圆环，此薄圆环的转动惯量dJ为：

dJ＝r²dm(1)

其中

dm＝ρdV＝ρ·2πrhdr(2)

ρ为飞片密度，dV为薄圆环的体积；将式(2)代入式(1)，整理得：

dJ＝2πr³hρdr(3)

将式(3)在飞片半径范围内进行积分，求解飞片绕中心轴转动惯量J：

将式(5)代入式(4)得：

由式(6)可知：J与h无关，即飞片绕中心轴线旋转的转动惯量与其厚度无关；

飞片转动动能：

式中，E_R为飞片转动动能，ω为飞片转动角速度；

ω的求解方法：高速摄像机拍摄侧面设有刻线的飞片在测试管内的转动轨迹，采集飞片转动角度与所对应的时间，利用数据处理系统拟合飞片转动角度α与时间T的函数关系，其多项式方程:

α＝A₀+A₁T¹+A₂T²+A₃T³+A₄T⁴+…A_nTⁿ(8)

式(8)中，A₀…A_n为待定系数；式(8)对时间T求导，得飞片绕中心轴线转动角速度ω与时间T的函数关系：

通过式(9)，求解任意时刻飞片绕中心轴线旋转的转动角速度ω；

将式(6)、(9)代入式(7)得：

通过式(10)，求解出飞片绕圆心轴线旋转的转动动能及其动态变化。

对飞片沿测试管平动过程：

高速摄像机拍摄测试管内飞片平动轨迹，采集飞片平动距离与所对应的时刻，利用数据处理系统拟合飞片平动距离D与时间T的关系，其多项式方程:

D＝B₀+B₁T¹+B₂T²+B₃T³+B₄T⁴+…B_nTⁿ(11)

式(11)中：B₀…B_n为待定系数，式(11)对时间T求导，得飞片平动速度v与时间T的多项式方程：

由动能定理：