CN105675643A - 复合固体推进剂烤燃实验装置 - Google Patents

复合固体推进剂烤燃实验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105675643A
CN105675643A CN201610041978.1A CN201610041978A CN105675643A CN 105675643 A CN105675643 A CN 105675643A CN 201610041978 A CN201610041978 A CN 201610041978A CN 105675643 A CN105675643 A CN 105675643A
Authority
CN
China
Prior art keywords
end cap
sample
steel pipe
pipe body
sample carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610041978.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105675643B (zh
Inventor
余永刚
杨后文
李文凤
薛晓春
叶锐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201610041978.1A priority Critical patent/CN105675643B/zh
Publication of CN105675643A publication Critical patent/CN105675643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105675643B publication Critical patent/CN105675643B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/02—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating changes of state or changes of phase; by investigating sintering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合固体推进剂烤燃实验装置，包括支架、样品载体、热电偶、计算机、数据采集器、燃料池和摄像机；装有样品的样品载体通过支架悬挂在燃料池正上方，样品载体上设有若干个热电偶，所述热电偶分别与数据采集器连接，计算机分别与数据采集器和摄像机连接，摄像机设置在样品载体侧方，用于拍摄烤燃过程。在满足经济性的前提下，解决了火烧实验中样品外壁受热不均的问题，对复合固体推进剂的快速与慢速烤燃特性进行研究。

Description

复合固体推进剂烤燃实验装置
技术领域
本发明属于含能材料热安全性研究领域，具体涉及一种复合固体推进剂烤燃实验装置。
背景技术
现代战争对武器弹药的热安全性要求越来越高，烤燃实验是分析与评估含能材料在遇到外界热刺激时热安全性的一种常用方法，根据实验结果可以对弹药的制造、存储、运输和使用条件提供建议。
Pakulak等人在Minutesof21thDepartmentofDefenseExplosivesSafetyBoardExplosivesSafetySeminar,Houston（1984）中介绍了一种小型烤燃弹实验（SmallCombustionBombTest,SCBTest）装置，实验药量为20g，成为研究***烤燃特性的标准实验。Cheng等人在The24thInternationalCongressonHigh-SpeedPhotographyandPhotonics,Sendai,Japan（2001）中将光纤干涉的实验方法应用于一维热***（One-DimensionalThermalExplosion,ODTX）试验测试中，通过分析干涉信号获得烤燃过程中光纤长度变化，从而得到爆轰管直径随时间的变化。目前，烤燃实验多数基于ODTX和SCB实验装置，即将含能材料直接嵌入按一定要求设计的壳体中，在两端加夹板和螺栓进行约束，然后利用外界热源对其加热。但是，采用ODTX和SCB实验装置在进行火烧实验时，即以有机燃料，如酒精、柴油等燃烧产生的火焰为加热介质，直接对被测样品进行加热的方式，存在样品外壁受热不均的缺点，容易产生局部高温。若采用电加热方式，即将电加热丝缠绕在被测样品表面对其加热，虽然可以较准确的控制外壁的升温速率，但是成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合固体推进剂烤燃实验装置，在满足经济性的前提下，解决火烧实验中样品外壁受热不均的问题，用于复合固体推进剂的快速与慢速烤燃特性研究。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种复合固体推进剂烤燃实验装置，包括支架、样品载体、热电偶、计算机、数据采集器、燃料池和摄像机；装有样品的样品载体通过支架悬挂在燃料池正上方，样品载体上设有若干个热电偶，所述热电偶分别与数据采集器连接，计算机分别与数据采集器和摄像机连接，摄像机设置在样品载体侧方，用于拍摄烤燃过程。
所述样品载体包括套筒、钢管本体、第一端盖和第二端盖；钢管本体两端分别设有第一端盖和第二端盖，套筒设置在钢管本体外壁，两者滑动配合，钢管本体任意一端外壁设有凸块，套筒对应端内壁设有与所述凸块配合的凹槽，用于限位；样品设置在钢管本体内。
所述套筒外壁上均匀分布至少两个螺纹孔，所述热电偶通过螺钉与螺纹孔固连。
所述第二端盖上设有若干个通孔，若干个热电偶设置在钢管本体内，用于测量样品不同位置的温度，热电偶通过导线与数据采集器连接，所述导线穿过通孔。
所述第一端盖和第二端盖均为环氧树脂板。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）通过调节样品载体与燃料池的高度，较方便的对复合固体推进剂快速与慢速烤燃特性进行研究；（2）套筒与钢管本体采用滑动配合，使样品外壁受热较均匀；（3）样品载体外壁设有螺纹孔和通孔，便于热电偶的固定；（4）结构简单，操作方便，成本更低。
附图说明
图1为本发明的复合固体推进剂烤燃实验装置结构示意图。
图2为本发明的样品载体结构放大图。
图3为本发明的钢管本体侧视图。
图4为本发明实施例1中各特征点温度随时间的变化曲线图，其中图（a）为55mm高度下各特征点温度随时间的变化曲线图，图（b）为150mm高度下各特征点温度随时间的变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种复合固体推进剂烤燃实验装置，包括支架1、样品载体2、热电偶3、计算机4、数据采集器5、燃料池6和摄像机7；装有样品的样品载体2通过支架1悬挂在燃料池6正上方，样品载体2上设有若干个热电偶3，所述热电偶3分别与数据采集器5连接，计算机4分别与数据采集器5和摄像机7连接，摄像机设置在样品载体2侧方，用于拍摄烤燃过程。
结合图2和图3，所述样品载体2包括套筒2-1、钢管本体2-3、第一端盖2-2和第二端盖2-7；钢管本体2-3两端分别通过第一端盖2-2和第二端盖2-7密封，钢管本体2-3、第一端盖2-2和第二端盖2-7共同构成样品腔，套筒2-1设置在钢管本体2-3外，两者滑动配合，钢管本体2-3任意一端外壁设有凸块2-5，套筒2-1对应端内壁设有与所述凸块2-5配合的凹槽，用于限位，防止滑落；样品设置在钢管本体2-3内（即样品腔内）。
由于热电偶3易损坏，为便于固定，在所述套筒2-1外壁上均匀分布至少两个螺纹孔2-4，所述热电偶3通过螺钉与螺纹孔2-4固连。
所述第二端盖2-7上设有若干个通孔2-6，若干个热电偶3设置在钢管本体2-3内（即样品腔内）的样品中，用于测量样品不同位置的温度，热电偶3通过导线与数据采集器5连接，所述导线穿过通孔2-6。
所述第一端盖2-2和第二端盖2-7均为环氧树脂板。
所述燃料池6内设有燃料，燃料燃烧，改变样品环境温度。
工作过程：
将预先处理好的样品载体2通过支架1，悬挂在燃料池6正上方一定高度，燃料燃烧时，环境温度升高，导致样品载体2中的样品内部各点温度随之升高，由热电偶3测量温度，数据采集器5采集热电偶3的温度，同时通过摄像机7对烤燃过程进行拍摄，然后将烤燃过程和温度数据一同传到计算机4中，从而可以得到烤燃过程中样品内各特征点温度随时间的变化曲线，以便对复合固体推进剂的烤燃特性进行分析。实验通过调节样品载体2与燃料池6平面的高度，从而改变外界对样品表面的加热速率。
实施例1
分别在样品外壁、样品内部中心安装热电偶3，套筒2-1外壁对称开有2个螺纹孔，在所述螺纹孔内安装热电偶3，用于测量钢管本体2-3外壁的温度，所述热电偶3共计4个。
结合图1~图4，以AP/HTPB复合固体推进剂为研究对象，其尺寸为Φ8×20mm，推进剂四周包覆1mm厚的硅橡胶绝热材料，第一端盖2-2和第二端盖2-7的尺寸均为Φ10×2mm，采用环氧树脂板。套筒2-1的外径为24mm，长为26mm，厚为3mm；钢管本体2-3的外径为18mm，长为26mm，厚为4mm。热电偶3采用K型镍铬-镍硅热电偶，利用数据采集器5和摄像机7记录温度变化与烤燃过程。实验采用酒精燃料燃烧火焰作为外界热源。
实验前，首先将AP/HTPB复合固体推进剂切割打磨制成规定尺寸，接着在推进剂外表面涂上硅橡胶材料，装入圆柱形钢管本体2-3内，两端面分别用第一端盖2-2和第二端盖2-7密封，再将钢管本体2-3嵌入套筒2-1内。然后通过第二端盖2-7上的通孔和套筒2-1上的螺钉孔2-4将热电偶3固定在相应位置，低温烘干后即可进行实验。
实验开始时，先打开数据采集器5采集当前温度，观察热电偶3是否正常工作，一切正常后，打开摄像机7，将酒精倒入燃料池6中点燃，测量开始。观察温度变化曲线与摄像画面，推进剂在热作用下出现爆燃或者燃烧现象时即发生了烤燃响应，本次实验结束，将数据保存。然后将事先准备好的另一个样品载体2悬挂在燃料池6正上方，改变样品载体2与燃料池6平面的高度，即改变加热速率，重复上述过程。图4给出了两种高度下的实验结果，图4（a）为55mm高度下的温度变化曲线，图4（b）为150mm高度下的温度变化曲线。从图中可以看出，当高度为55mm时，AP/HTPB推进剂首先在样品外壁发生烤燃响应，即快速烤燃响应，自着火温度为232.0℃，着火延迟期为195.0s；当高度为150mm时，AP/HTPB推进剂首先在样品内部中心发生烤燃响应，即慢速烤燃响应，着火温度为255.9℃，着火延迟期为1281.5s。
本发明利用燃料火焰作为热源，通过调节火焰与样品载体2的高度来控制加热速率，通过在钢管本体2-3外设置套筒2-1，使得样品外壁面受热较均匀，且便于固定热电偶3，与国内外同类装置相比，结构简单，操作方便，成本更低。

Claims (5)

1.一种复合固体推进剂烤燃实验装置，其特征在于：包括支架（1）、样品载体（2）、热电偶（3）、计算机（4）、数据采集器（5）、燃料池（6）和摄像机（7）；装有样品的样品载体（2）通过支架（1）悬挂在燃料池（6）正上方，样品载体（2）上设有若干个热电偶（3），所述热电偶（3）分别与数据采集器（5）连接，计算机（4）分别与数据采集器（5）和摄像机（7）连接，摄像机设置在样品载体（2）侧方，用于拍摄烤燃过程。
2.根据权利要求1所述的复合固体推进剂烤燃实验装置，其特征在于：所述样品载体（2）包括套筒（2-1）、钢管本体（2-3）、第一端盖（2-2）和第二端盖（2-7）；钢管本体（2-3）两端分别设有第一端盖（2-2）和第二端盖（2-7），套筒（2-1）设置在钢管本体（2-3）外壁，两者滑动配合，钢管本体（2-3）任意一端外壁设有凸块（2-5），套筒（2-1）对应端内壁设有与所述凸块（2-5）配合的凹槽，用于限位；样品设置在钢管本体（2-3）内。
3.根据权利要求2所述的复合固体推进剂烤燃实验装置，其特征在于：所述套筒（2-1）外壁上均匀分布至少两个螺纹孔（2-4），所述热电偶（3）通过螺钉与螺纹孔（2-4）固连。
4.根据权利要求2所述的复合固体推进剂烤燃实验装置，其特征在于：所述第二端盖（2-7）上设有若干个通孔（2-6），若干个热电偶（3）设置在钢管本体（2-3）内，用于测量样品不同位置的温度，热电偶（3）通过导线与数据采集器（5）连接，所述导线穿过通孔（2-6）。
5.根据权利要求2所述的复合固体推进剂烤燃实验装置，其特征在于：所述第一端盖（2-2）和第二端盖（2-7）均为环氧树脂板。
CN201610041978.1A 2016-01-21 2016-01-21 复合固体推进剂烤燃实验装置 Active CN105675643B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610041978.1A CN105675643B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 复合固体推进剂烤燃实验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610041978.1A CN105675643B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 复合固体推进剂烤燃实验装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105675643A true CN105675643A (zh) 2016-06-15
CN105675643B CN105675643B (zh) 2018-12-18

Family

ID=56302047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610041978.1A Active CN105675643B (zh) 2016-01-21 2016-01-21 复合固体推进剂烤燃实验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105675643B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106324033A (zh) * 2016-08-16 2017-01-11 西安近代化学研究所 一种可视化***烤燃及气体产物分析装置
CN106526066A (zh) * 2016-11-07 2017-03-22 南京理工大学 膏体燃气发生器热启动实验装置
CN107102025A (zh) * 2017-05-31 2017-08-29 南京理工大学 一种慢速烤燃试验方法
CN107167490A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 北京理工大学 一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置
CN109099803A (zh) * 2018-07-05 2018-12-28 西安近代化学研究所 一种抗风型弹药快速烤燃用燃料槽
CN112051184A (zh) * 2020-09-25 2020-12-08 沈阳理工大学 一种密闭容器活性材料烤燃实验测试***及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4702027A (en) * 1986-08-18 1987-10-27 Stanley Edward T Thermal liner for gun firing chamber
CN201544368U (zh) * 2009-11-12 2010-08-11 湖州美克英威机械有限公司 用于胶木粉生产工艺的预热塑机
CN201648807U (zh) * 2010-01-12 2010-11-24 上海申光洗涤机械集团有限公司 用于燃油或燃气熨平机的辊筒
CN102830131A (zh) * 2012-08-28 2012-12-19 哈尔滨工业大学 铸件凝固过程中的动态变形测量***
CN102927795A (zh) * 2012-06-27 2013-02-13 霍林郭勒中加褐煤提质有限公司 一种滚筒式烟气褐煤间接干燥***及方法
CN104122295A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 中国石油大学(北京) 燃烧池实验装置、能够测定活化能的实验装置和测量方法
CN104931531A (zh) * 2015-06-04 2015-09-23 西安近代化学研究所 火***药柱加热过程压力测试方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4702027A (en) * 1986-08-18 1987-10-27 Stanley Edward T Thermal liner for gun firing chamber
CN201544368U (zh) * 2009-11-12 2010-08-11 湖州美克英威机械有限公司 用于胶木粉生产工艺的预热塑机
CN201648807U (zh) * 2010-01-12 2010-11-24 上海申光洗涤机械集团有限公司 用于燃油或燃气熨平机的辊筒
CN102927795A (zh) * 2012-06-27 2013-02-13 霍林郭勒中加褐煤提质有限公司 一种滚筒式烟气褐煤间接干燥***及方法
CN102830131A (zh) * 2012-08-28 2012-12-19 哈尔滨工业大学 铸件凝固过程中的动态变形测量***
CN104122295A (zh) * 2014-07-25 2014-10-29 中国石油大学(北京) 燃烧池实验装置、能够测定活化能的实验装置和测量方法
CN104931531A (zh) * 2015-06-04 2015-09-23 西安近代化学研究所 火***药柱加热过程压力测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张蕊等: "弹药的热烤（Cook-off）实验", 《火工品》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106324033A (zh) * 2016-08-16 2017-01-11 西安近代化学研究所 一种可视化***烤燃及气体产物分析装置
CN106526066A (zh) * 2016-11-07 2017-03-22 南京理工大学 膏体燃气发生器热启动实验装置
CN107167490A (zh) * 2017-05-12 2017-09-15 北京理工大学 一种针对中大型弹药的快速烤燃试验装置
CN107102025A (zh) * 2017-05-31 2017-08-29 南京理工大学 一种慢速烤燃试验方法
CN109099803A (zh) * 2018-07-05 2018-12-28 西安近代化学研究所 一种抗风型弹药快速烤燃用燃料槽
CN112051184A (zh) * 2020-09-25 2020-12-08 沈阳理工大学 一种密闭容器活性材料烤燃实验测试***及方法
CN112051184B (zh) * 2020-09-25 2024-03-22 沈阳理工大学 一种密闭容器活性材料烤燃实验测试***及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105675643B (zh) 2018-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105675643A (zh) 复合固体推进剂烤燃实验装置
CN109632886B (zh) 一种高速飞行器舱内精细热考核试验***及方法
CN108088949B (zh) 一种用于对流燃烧对燃烧转爆轰影响的实验装置及方法
CN103196910B (zh) 一种测试火工药剂性能随温度变化的方法
CN109100147A (zh) 一种评估固体发动机慢速烤燃响应程度的实验装置
CN106645281A (zh) 凝胶态云爆剂用实验室高温老化实验***
RU2583353C1 (ru) Способ теплового нагружения обтекателей ракет из неметаллических материалов
CN104949587A (zh) 一种不敏感***慢速烤燃用加热装置
CN103091364B (zh) 一种火工药剂高温环境适应性试验方法
CN106706704A (zh) 串列密闭燃烧器装置、***燃烧速率与压力及温度之间关系的测试方法
CN113928604A (zh) 深空探测航天器高温隔热屏性能测试装置及方法
CN105352997A (zh) 可控温点火装置的粉尘燃爆测定的方法
CN205157080U (zh) 一种温度传感器热管检定炉
CN108646110A (zh) 一种实装电爆装置强场电磁辐射安全裕度测试评估方法
CN104330434A (zh) 一种热稳定性试验装置
CN111122647A (zh) 一种锂离子电池极片导热性能的测试方法
CN211856417U (zh) 一种含能材料产品用多温区热烤试验装置
CN103207209A (zh) 一种高温碎片热传导点火装置
CN108107076B (zh) 一种用于全尺度火灾试验的弹药热灾害测量模型
Groendyk et al. Establishing thermal stability in an optically-accessible CIDI engine
CN211825799U (zh) 一种离子液体燃烧观测装置
CN1203310C (zh) 快速测定量热仪
CN111046531B (zh) 一种htpe型固体发动机烤燃数值模拟计算方法
CN112578072A (zh) 一种测定可燃气体点火延迟时间的装置
CN106226164A (zh) 树脂砂高温性能测试仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant