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。该装置包括含有本体和活塞的本体组件、点火组件、两个压力传感器和数据采集与处理系统；本体上设有燃烧室和活塞工作腔并通过相应的堵头形成密闭空间，活塞与活塞工作腔滑动配合，点火组件中的点火药包位于燃烧室中并通过电极和导线与本体外部的点火器相连；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和活塞工作腔的压力曲线即p₁-t曲线和p₂-t曲线，被测发射药燃烧结束后，数据采集与处理系统采集p₁-t曲线和p₂-t曲线并对其进行一系列的计算与处理，最终获得被测发射药的燃速压力系数和燃速压力指数。本发明解决了发射药变容燃速的测量问题。

主权项

一种发射药变容燃速测试装置，包括本体组件，点火组件，其特征在于：还包括第一压力传感器[8]、第二压力传感器[13]和数据采集与处理系统[16]；所述本体组件含有本体[6]、第一密封堵头[4]、第二密封堵头[10]、第一垫圈[5]、第二垫圈[11]和活塞[9]，所述本体[6]带有燃烧室[6‑3]和活塞工作腔[6‑5]，活塞工作腔[6‑5]的孔壁上设有与外部相通的第一安装孔[6‑2]，燃烧室[6‑3]的直径大于活塞工作腔[6‑5]的直径且两者通过锥面过渡，活塞工作腔[6‑5]在与锥面交界处设有一个环形定位台[6‑4]；所述第一密封堵头[4]的两端面之间设有两个过线孔，所述本体[6]的燃烧室一端用第一密封堵头[4]和第一垫圈[5]密封；所述活塞[9]为圆柱体，其外径与所述活塞工作腔[6‑5]滑动配合，活塞[9]一端定位于所述环形定位台[6‑4]处；所述第二密封堵头[10]带有两端相通的第二安装孔，所述本体[6]的活塞工作腔一端用第二密封堵头[10]和第二垫圈[11]密封；所述点火组件含有点火电极[2]、点火丝[20]、点火药包[21]和点火器[22]，点火电极[2]的正极插在所述第一密封堵头[4]的一个过线孔中，负极插在第一密封堵头[4]的另一过线孔中，点火电极[2]位于燃烧室中的正、负极端头与穿过所述点火药包[21]的所述点火丝[20]两端对应相接；点火电极[2]暴露在所述本体[6]之外的正、负极端头分别通过导线与所述点火器[22]相连；所述第一压力传感器[8]、第二压力传感器[13]对应密封安装在所述第一安装孔[6‑2]和所述第二安装孔中，第一压力传感器[8]和第二压力传感器[13]的信号输出端均通过电缆与所述数据采集与处理系统[16]相连；测试时，将被测发射药[19]放在所述点火药包[21]的周围，当所述数据采集与处理系统[16]控制点火器[22]输出点火信号时，第一压力传感器[8]和第二压力传感器[13]被同步触发，且第一压力传感器[8]记录燃烧室[6‑3]变容燃烧过程中的压力‑时间曲线即p₁‑t曲线，第二压力传感器[13]记录活塞工作腔[6‑5]变容过程中的压力‑时间曲线即p₂‑t曲线；所述数据采集与处理系统[16]的功能是，接收通过键盘输入的已知参数；在被测发射药[19]燃烧过程结束后，通过数据采集卡采集所述第一、第二压力传感器[8、13]分别记录的p₁‑t曲线、p₂‑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：根据气体定律方程，将p₂‑t曲线转换成随时间变化的活塞工作腔容积曲线即V₂‑t曲线；根据活塞工作腔容积与活塞运动速度关系式，将V₂‑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曲线上每两个相邻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。