[发明专利]可用于测量含能材料释能能力的装置及系统

说明书

本发明涉及一种可用于测量含能材料释能能力的测试系统，其包括落锤装置，释能能力测试装置，以及测试数据采集装置，其中，落锤装置用于向所述释能能力测试装置提供低速冲击力；释能能力测试装置安装在所述落锤装置上，用于在所述低速冲击力作用下，撞击预先放置在所述释能能力测试装置内的待测试样，使得所述待测试样释放能量并对所述释能能力测试装置中的释能模块做功；所述测试数据采集装置安装在所述释能能力测试装置一侧，用于采集所述释能模块的做功数据，使得可根据所述做功数据对所述含能材料的释能能力进行定量分析。本发明的测试装置结构简单，且能够在低速冲击条件下实现对含能材料释能能力的测试。

技术领域

本发明涉及冲击动力学试验领域，尤其涉及一种应用于低速冲击条件下，测试含能材料释能能力的装置及其系统。

背景技术

含能材料是指含有爆炸性基团，或含有氧化剂和可燃物，并能独立进行化学反应并输出能量的化合物或混合物，如炸药、火药、发射药等，其能够在极短时间(百万分之一秒)内迅速释放大量能量，并对外做功，如引起温度变化或压强变化。

目前，通常采用落锤系统来定性地测试各类传统含能材料的释能能力，即将待测式样放置在撞击锤正下方，并启动伺服电机将撞击锤上升至预设高度；然后按下触发开关，使得电磁继电器控制系统释放开撞击锤上方的卡头，以使得冲击锤以自由落体的形式撞击砧板上的待测试样。整个测试过程中，采用高速摄影来对整个反应过程进行记录，以便于后续的分析，例如基于火光、声音、烟雾、气味等来定性地判定含能材料是否发生反应。

活性材料(reactive materials)作为新型含能材料，通常是由两种或两种以上非炸药材料混合而成，例如聚合物/金属或金属/金属的混合物。通常情况下，其组分呈现惰性，彼此不发生反应，例如，聚四氟乙烯/铝。只有在高速冲击或强冲击下，其能够迅速燃烧或爆炸，同时释放出大量的化学能。然而，要想使活性材料释放出大量能量，需要外界输入较强的能量，如高速冲击，来诱发活性材料内部产生高应变力的数学变形或断裂，形成局部热点并进一步诱发整个式样发生反应，因此，传统的落锤系统并不能够简单直接地用于定量测量活性材料的释能能力。

目前，通常采用Ames设计的一套活性材料的动态释能测试系统来测试活性材料的释能能力，以定量地表征活性材料的释能能力，具体地，其通过在密封圆柱形腔室的一端设置薄靶板，在腔室内设计有经硬化处理的钢砧板，以为活性材料弹丸提供刚性撞击面；当活性材料弹丸穿透准密闭容器撞击端的薄靶板时，材料弹丸通常会损失部分质量，同时部分活性材料也会在该阶段发生反应。由于活性材料的强度较低，剩余部分活性材料通常会以松散粉末的形式撞向钢砧板，进而诱发较强的冲击反应，然后，通过压力传感器来测量活性材料释放能量时所产生的气压变化，从而根据气压变化来定量测量和表征该活性材料的释能能力。

众所周知，传统的落锤试验只是定性地比较传统含能材料的释能能力，例如，当前落锤落下撞击待测试样时，通过观察是否产生火光、产生烟雾等来判断待测试样是否发生了反应，而对含能材料释能能力的定量分析和表征，则需要采用其他测量方法；而由Ames设计的动态释能测试系统虽然能够定量测试和表征反应材料的释能能力，但需要较高的冲击速度，这就使得对测试装置的材料性能等要求较高，并且需要相应的操作人员具有一定的专业能力和经验。因此，目前亟需一种能够在低速冲击条件下，定量地测量并表征活性材料的释能能力装置或系统。

有鉴于此，提供一种结构简单，且能够在低速冲击条件下定量测量活性材料释能能力的系统或装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在低速冲击条件下测量测量含能材料释能能力的测试系统及装置，在一定程度上克服或缓解现有测试方式中的上述缺陷。