CN108426976B - 一种发射药装药点火全面同时性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发射药装药点火全面同时性评价方法，根据药室形状和装药结构，制作固定传感器的传感器支架，将传感器固定在传感器支架上，传感器的一级焊接在传感器支架上放入药室并与药室紧密接触作为信号线一级，传感器另一条引线与药室堵头上的绝缘密封电极固连构成信号线另一极；将发射药装药装入药室；根据弹丸挤进压力和装药全面点火理论压力大小，选取泄压破片并安装；点火并测试，分析试验信号以评价发射药装药的点火全面同时性。本发明有效解决了发射药装药点火效果(同时、全面)的测试问题，并解决了评价发射药装药点火设计缺乏科学有效方法的关键技术问题，可以为发射药装药设计提供可行的测试与评价手段。

Description

一种发射药装药点火全面同时性评价方法
技术领域
本发明属于火***技术领域，主要涉及一种发射药装药评价方法。
背景技术
身管武器目前依然是战场上的主要装备，身管武器一般依靠发射药装药提供发射动能，利用发射药装药设计控制装药的能量释放过程，使其在发射安全的前提下完成射击任务，满足发射药装药及弹道设计指标。
发射药装药的全面同时点火是指发射药装药接受点火***燃烧所产生的能量后，其装药结构各个几何点上的每粒发射药的初始燃面同时达到点火燃烧条件而同时燃烧。发射药装药的全面同时点火是枪炮内弹道及装药设计的前提，而发射药装药没有被全面同时点火也是导致异常弹道现象(弹道指标下降、压力初速反常等)甚至膛炸的主要诱因。因此，发射药装药点火全面同时性的测试显得尤为重要。目前发射药装药点火全面同时性的测试方法主要有多点测压法、透明点火模拟装置法和靶场射击。
多点测压法指在装药药室侧壁轴向安装多个压力传感器，用于监测点传火过程装药药室轴向压力变化情况。虽然该方法能反映药室压力在轴向增长变化的同步性，根据得到的压力随时间的变化曲线结果判断药室是否在轴向存在轴向压力波动与压力的不均匀性。压力是火药气体分子的宏观表现，在较高压力下具有高速的流动性，若装药药室装填密度不高，则药室轴向压力基本吻合，很难根据压力信号判断发射药装药点火全面同时性的优劣。
透明点火模拟装置法指利用透明燃烧室观测装药点火燃烧过程，分析发射药装药点传火的全面同时性。但由于燃烧室的制作材料仅限于塑料或玻璃等透明材料，因此耐压强度有限，不适合高装填密度装药点火全面同时性的测试，试验过程存在潜在危险。
靶场射击指通过成组火炮试验，由膛压和初速的重复稳定性判断某种装药点火全面同时性的优劣。一般认为膛压和初速跳差不大，则该装药点火全面同时性较好，适合该装药结构。该方法存在以下缺陷：1)通过身管武器射击的重复性、一致性间接检验装药点火设计效果，没有真正掌握实际装药是否达到了全面、同时点火；2)对于大口径身管武器，全弹射击试验成本较高；3)对于初次点火性能摸底试验危险性大，已经发生多次炸膛事故。
发明内容
为了克服现有技术的不足或缺陷，本发明提供一种能够实际测试发射药装药点火同时性、全面性的方法，为发射药装药的使用安全和弹道稳定性提供支持与保障。
为解决上述技术问题，本发明提供的试验方法采用的装置包括药室、传感器、传感器支架、发射药装药、左堵头，右堵头，左堵头及右堵头用于连接药室构成模拟的身管武器药室环境，并具备药室的密封及耐压功能，药室、左堵头及右堵头三者以螺纹结构配合紧固连接。传感器用于测试药室多个测试点的点火信号，为评价装药点火全面同时性提供数据；
具体包括以下步骤：
A、根据身管武器药室几何结构，制作固定传感器的传感器支架，在药室轴向、径向设置多个测试点；传感器满足量程的前提下，优先采用耐高温、小型化仪器。根据点火结构设计，径向不一定在轴心处，轴向则满足药室几何均匀性。所述传感器包括热电偶、光电传感器、声音传感器；药室轴向测试点为3组以上，径向测试点为2点以上。
B、将传感器固定在传感器支架各个测试点；将其两条引线的一条连接到传感器支架成为一极，传感器支架装入药室后与药室壁紧密接触；另外一条连接在左堵头的绝缘密封电极上构成传感器的另一极。
C、根据身管武器弹丸挤进压力P挤和装药全面同时点火时的理论压力P理论，选取相应规格泄压破片装入泄压破片机构，泄压破片机构装配在右堵头上；泄压破片最大耐压P破，泄压破片选取原则：P破＝P挤+P理论；采用的泄压破片在压力达到其最大耐压P破时破裂泄压，保证完成实验的前提下提高了药室的使用寿命，并增加试验安全性。
将点火器装配在左堵头上；发射药装药装入药室，并安装好所有部件；点火器工作，点燃发射药装药，传感器采集信号，试验中当压力达到步骤C中所述泄压破片最大耐压P破时，泄压破片破裂泄压，试验结束；通过轴向、径向信号的变化一致性评价发射药装药的点火全面同时性。
本发明的有益效果体现在以下几个方面：
(一)在本发明中，在药室内部设置多个测试点，且测试点呈几何均匀分布，从结构上保证了对点火过程全方位立体测试，有利于判断评价装药的全面、同时点火效果。
(二)在本发明中，首先在药室设置好立体测试点，然后将装药按照装药设计装入药室，传感器设计对装药的点火燃烧过程几乎不产生影响，保证了试验结果的真实可靠。
(三)本发明所提供的试验方法，传感器的一条引线连接到传感器支架成为一级，另一条引线连接在左堵头的绝缘密封电极上，解决了药室内传感器的密封和信号引出，进一步保证了密封条件下点火过程信号的完整测试。
(四)本发明所提供的试验方法，通过泄压破片破裂的方式使试验中止。在完成了试验目的和数据采集的基础上，由于药室压力没有达到待测装药最大燃烧压力，装置烧蚀减小，使用寿命延长，另外试验压力大幅下降提高了试验安全性。
附图说明
图1是本发明中测试点传感器、装药及点火布局示意图，1-点火器，2-绝缘密封电极，3-药室，4-传感器，5-发射药装药，6-泄压破片机构，7-传感器支架，8-左堵头，9-右堵头。
图2为传感器与传感器支架及药室堵头的连接示意图。
图3为绝缘电极示意图，2-1为中心漆包线，2-2为压螺。
图4为泄压破片机构示意图，6-1为泄压破片，6-2为密封金属垫圈，6-3为破片压螺。
具体实施方式
下面结合附图及优选实施例对本发明作进一步的详述。
如图1所示，实施本发明的优选实施例，采用装置包括药室3、传感器4、发射药装药5、传感器支架7、左堵头8，右堵头9。其左堵头8上装配有点火器1以及连接传感器两级接线其中一级的绝缘密封电极2，右堵头9上安装有泄压破片机构6。
左堵头8及右堵头9用于连接药室3构成模拟的身管武器药室环境，并具备药室的密封及耐压功能，药室3、左堵头8及右堵头9均为PCrNiMoV钢制作，三者以螺纹结构配合紧固连接。左堵头8上安装有点火器1，点火器1选用23号电击底火，底火两极通30V直流电，点火器1发火，继而点燃发射药装药5。右堵头9上安装有泄压破片机构6，其采用的泄压破片在压力达到其最大耐压P破时破裂泄压，保证完成实验的前提下提高了药室的使用寿命，并增加试验安全性。传感器4选用铂铑热电偶，用于测试药室3多个测试点的点火信号，为评价装药点火全面同时性提供数据；传感器4固定于传感器支架7的各支点，一个支点固定一个传感器，通过焊接方式固定，且其中一级传感器引线焊接在传感器支架7上作为一级，另外一级引线连接于左堵头8的绝缘密封电极2上。
传感器支架7使用直径3mm的钢丝制作，根据药室结构大小做成图2所示结构，轴向设有3组测试面，每个轴向截面上设有3个支点，支架7的前后两个轴向截面前后各伸出一定长度，一方面与药室3两边的左堵头8和右堵头9紧密接触，另一方面保证作为传感器4的一级能够稳定输出信号。图2上的各支点固接有热电偶传感器。
绝缘密封电极2结构见图3，中心漆包线2-1用密封胶固定于圆锥体中心孔，圆锥体放入堵头后，用压螺2-2压紧保证密封。
泄压破片机构6见图4，先后放入泄压破片6-1及密封金属垫圈6-2，用破片压螺6-3压紧保证密封，然后将泄压破片机构6装入右堵头9。
本发明优选实施例测试的发射药装药参数如下：药室3直径80mm、长度100mm，发射药装药5为5/7单樟药，装填密度0.2g/cm3，其试验方法包括以下步骤：
1)传感器支架7加工成长度100mm，轴向截面分别位于25mm、50mm、75mm处，每个轴向截面设有3个测试支点，分别成120度，径向距离0、15mm、30mm。
2)将热电偶固定在各支点上，并将其一级焊接在支架上，另外一级连接至绝缘密封电极2。
3)安装左堵头8和点火器1。
4)将称量好的单樟药放入药室。
5)根据挤进压力30MPa，全面点火理论压力10MPa，根据泄压破片选取原则：P破＝P挤+P理论，故选定耐压40MPa的泄压破片；
6)安装右堵头9，连接传感器连线。
7)准备就绪后点火，测试点火信号并分析，得出各点火点的点火全面同时性测试结果，本试验以压力到达5MPa、10MPa、20MPa、30MPa时间的四个分散性表示。
从以上优选实施例不难看出，本发明的核心内容是在药室发射药装药中直接引入传感器测试点火过程信号，对多个几何点的测试信号进行分析比较，最终以信号变化过程的一致性综合评价发射药装药的点火全面同时性。所得实验结果真实，评价参量科学，能够客观评价发射药装药的点火效果。

Claims (2)

1.一种发射药装药点火全面同时性评价方法，其特征在于步骤如下：
A、根据身管武器药室几何结构，制作固定传感器的传感器支架(7)，在药室轴向、径向设置多个测试点；
B、将传感器(4)固定在上述测试点，将其两条引线的一条与传感器支架(7)连接，传感器支架(7)装入药室后与药室(3)壁紧密接触；另外一条引线连接在左堵头(8)的绝缘密封电极(2)上；
C、根据身管武器弹丸挤进压力P挤和装药全面同时点火时的理论压力P理论，选取泄压破片装入泄压破片机构(6)，泄压破片机构(6)装配在右堵头(9)上；泄压破片选取原则：泄压破片最大耐压P破＝P挤+P理论；
D、将点火器(1)装配在左堵头(8)上；发射药装药(5)装入药室(3)，并安装好所有部件；
E、点火器(1)工作，点燃发射药装药(5)，传感器(4)采集信号，试验中当压力达到P破时，泄压破片破裂泄压，试验结束；通过轴向、径向信号的变化一致性评价发射药装药的点火全面同时性。
2.根据权利要求1所述的发射药装药点火全面同时性评价方法，其特征在于：所述药室(3)轴向测试点为3组以上，径向测试点为2点以上。
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