[发明专利]发射药变容燃速测试装置

摘要

本发明公开了一种发射药变容燃速测试装置，属于火炸药性能测试领域。其技术特点是，燃烧室壁上和活塞上各装一个压力传感器，活塞与活塞腔滑动配合且通过与之固连的活塞杆将其内传感器的连接线引到活塞腔外，点火药包和被测发射药放在燃烧室中；测试时，被测发射药在燃烧室中燃烧并推动活塞运动，两个压力传感器分别记录测试过程中燃烧室固定位置和活塞底部的压力曲线即p1-t曲线和p2-t曲线，高速摄像仪记录活塞杆的运动行程-时间曲线即L-t曲线；通过数据采集与处理系统的后期计算与处理，最终获得被测发射药的燃速压力系数和燃速压力指数。本发明不仅解决了发射药变容燃速的测量问题，同时还解决了模拟测量弹底压力的技术问题。

主权项

1.一种发射药变容燃速测试装置，包括本体组件和点火组件，其特征在于：还包括第一压力传感器[6]、第二压力传感器[16]、数据采集与处理系统[14]和高速摄像仪组件；所述本体组件含有本体[5]、第一密封堵头[3]、第二密封堵头[8]、第一垫圈[4]、第二垫圈[9]和活塞[7]；所述本体[5]带有燃烧室[5-3]和活塞工作腔[5-5]，活塞工作腔[5-5]的孔壁上设有与外部相通的第一安装孔[5-2]，燃烧室[5-3]的直径大于活塞工作腔[5-5]的直径且两者通过锥面过渡，活塞工作腔[5-5]在与锥面交界处设有一个环形定位台[5-4]；所述第一压力传感器[6]对应密封安装在第一安装孔[5-2]中；所述第一密封堵头[3]的两端面之间设有两个过线孔，所述本体[5]的燃烧室[5-3]一端用第一密封堵头[3]和第一垫圈[4]密封；所述活塞杆[10]为空心杆体，所述活塞[7]带有第二安装通孔，其外径与所述活塞工作腔[5-5]滑动配合，所述第二压力传感器[16]固连在活塞[7]底端一侧的第二安装通孔中，活塞[7]前端一侧的第二安装通孔与活塞杆[10]的一端固连且第二压力传感器[16]的电信号连接线由活塞杆[10]的通孔引出，活塞[7]的底端面定位于所述环形定位台[5-4]处；所述第二密封堵头[8]带有两端相通的滑孔，所述本体[5]的活塞工作腔[5-5]一端用第二密封堵头[8]和第二垫圈[9]密封，所述活塞杆[10]的另一端由所述滑孔伸到本体[5]之外；所述点火组件含有点火电极[1]、点火丝[18]、点火药包[19]和点火器[20]，点火电极[1]的正极插在所述第一密封堵头[3]的一个过线孔中，负极插在第一密封堵头[3]的另一过线孔中，点火电极[1]位于燃烧室[5-3]中的正、负极端头与穿过所述点火药包[19]的所述点火丝[18]两端对应相接；点火电极暴露在本体[5]之外的正、负极端头分别通过导线与所述点火器[20]相连；第一压力传感器[6]和第二压力传感器[16]的电信号连接线均通与所述数据采集与处理系统[14]相连；所述高速摄像仪组件包括高速摄像仪[13]和含有刻度线[11]的背景靶[12]，背景靶[12]沿活塞杆[10]伸出方向放置且测试前活塞杆[10]的伸出端与背景靶[12]的一段刻度线[11]重叠，高速摄像仪[13]通过电缆与数据采集与处理系统[14]连接，高速摄像仪[13]的镜头垂直正对背景靶[12]，以拍摄所述活塞杆[10]沿背景靶刻度线[11]运动的图像；测试时，将被测发射药[17]放在所述点火药包[19]的周围，当所述数据采集与处理系统[14]控制点火器[20]输出点火信号时，所述第一压力传感器[6]、第二压力传感器[16]和高速摄像仪[13]被同步触发，且第一压力传感器[6]记录燃烧室[5-3]固定位置在变容燃烧过程中的压力-时间曲线即第一p-t曲线，第二压力传感器[16]记录燃烧室[5-3]变容位置在变容燃烧过程中的压力-时间曲线即第二p-t曲线，高速摄像仪[13]记录活塞杆[10]运动过程中的行程-时间曲线即l-t曲线；所述数据采集与处理系统[14]的功能是，接收通过键盘输入的已知参数；在被测发射药[17]燃烧过程结束后，通过数据采集卡采集第一压力传感器[6]、第二压力传感器[16]和高速摄像仪[13]分别记录的p₁-t曲线、p₂-t曲线、L-t曲线；根据内置的算法公式依次完成以下计算与处理步骤：根据运动方程，将L-t曲线转换成随时间变化的活塞运动速度曲线即v-t曲线；根据内弹道理论的能量平衡方程式，将v-t曲线转换成随时间变化的发射药燃烧百分数曲线即Ψ-t曲线；根据发射药燃烧定律中燃烧百分数与燃烧厚度的关系式，将Ψ-t曲线转换成随时间变化的发射药燃烧厚度曲线即Z-t曲线；根据发射药燃烧定律中燃烧厚度与燃速的关系式，将Z-t曲线转换成随时间变化的发射药变容燃速曲线即u-t曲线；通过获取p₁-t曲线和p₂-t曲线上每个相同时刻的平均压力数据而构成随时间变化的燃烧室压力曲线即曲线；将u-t曲线和曲线转换成随燃烧室压力变化的发射药变容燃速曲线即曲线：根据u＝u₁pⁿ指数关系式对曲线进行拟合，最终获得被测发射药的燃速压力系数u₁和燃速压力指数n。