一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置

摘要

本发明提供一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置，本装置主要由爆炸腔端盖、爆炸腔体、尼龙套、冲击端盖、活塞杆、连接杆、液压阻尼器、底座和陶瓷壳组成。采用封闭腔体设计，实现非理想炸药爆轰产物扩散所做全部机械功的测量，通过记录液压阻尼器位移参数和阻尼力参数，实现对炸药爆炸瞬时做功功率的测量，克服现有开放式测量装置的泄压、做功测量不完全、不能测量功率等问题。

说明书

技术领域

本发明属于火炸药爆炸性能评估技术领域，涉及一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置。

背景技术

非理想炸药是一类临界直径大、爆轰反应区宽度大的炸药，爆热是其对外做功的最大潜能，但是根据热力学定律，热不能全部转化为功，所以非理想炸药做功能力的精确测量具有很高的实用价值。

目前已经建立了多种炸药爆炸做功评价方法，如铅铸法、弹道臼炮法等。铅铸法在1903年第五次应用化学国际会议上被确定为测定炸药做功的国际标准方法，该方法的优点是操作简单、无需专门的测试仪器、测量结果重复性好，但缺点是试验药量小(标准规定为10g),无法实现非理想炸药的完全爆轰，而且测量结果只能相对比较不同炸药的爆炸做功大小，无法确定出具体的爆炸做功特性量值；弹道臼炮法是根据动量守恒原理设计的一种用于评价炸药爆炸做功的测量装置，测量结果的重复性比铅铸法更好，但缺点是只能进行10g以内的理想炸药爆炸做功的测量，而且由于炸药爆炸后臼炮弹丸会冲出臼炮体，致使无法测量爆轰产物膨胀阶段所做的功，因此用该方法测到的炸药爆炸做功值只是炸药爆炸总能量的20％～30％，同时其测量结果也随着臼炮摆长及试验条件的变化而发生变化，因此目前认为用该方法测定炸药的爆炸做功意义不大。非理想炸药的爆炸功涉及到主炸药的爆轰波做功、爆轰产物的膨胀做功及后燃效应释能做功等，因此需要结合非理想炸药的爆炸特性建立可以准确测量非理想炸药爆炸做功的定值装置系统。

随着大量非理想炸药的配方设计由热力学转向动力学，单纯的做功能力评价已经无法表征炸药的能量输出结构，也无法指导配方动力学设计，需要建立一套从时间尺度上表征炸药做功能力与爆轰反应进程相互关系的非理想炸药做功功率表征系统，从而揭示炸药爆轰反应动力学过程。

发明内容

针对上述现有爆炸做功能力测量装置存在的缺陷或不足，本发明提供一种适用于非理想炸药做功能力和做功功率测量装置，确保炸药爆轰之后不泄压，保证持续做功能力，尽可能多地将爆轰能量用于做功，大幅提高炸药爆炸做功能力的测量精度。通过实时测量爆炸做功阻尼力及位移参数，实现对爆炸做功功率的测量。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置，其特征在于，包括爆炸腔端盖1、爆炸腔体2、尼龙套3、冲击端盖4、活塞杆5、连接杆6、液压阻尼器7、底座8、陶瓷壳9，其中：

所述爆炸腔端盖1为钢制圆台形，包括爆炸腔端盖主体1-1、接线柱1-2和通气阀1-3。爆炸腔体2为底部中心加工有圆形通孔的钢制圆筒，活塞杆5经圆孔穿出，爆炸腔体2与爆炸腔端盖1通过螺栓连接。尼龙套3为尼龙材质圆管，衬于爆炸腔体2内侧及圆孔内侧。冲击端盖4为钢制圆柱，一侧端面加工有圆柱形螺纹沉孔，通过螺纹与活塞杆5连接。

所述活塞杆5为钢制杆件，主体为圆柱形，尾部为正四棱柱形，圆柱与正四棱柱同轴，圆柱端头加工有螺纹，通过螺纹与冲击端盖4连接，正四棱柱形一端加工有圆柱形通孔，连接杆6穿过圆形通孔后通过螺栓与活塞杆5紧固连接。所述连接杆6为钢制杆件，一端为圆柱形，加工有螺纹，另一端为正四棱柱形，加工有圆柱形通孔，圆柱与正四棱柱同轴。

所述液压阻尼器7可动态调节输出力的大小，并可记录位移-时间及阻尼力-时间数据，液压阻尼器7输出杆穿过连接杆6的圆形通孔后采用螺栓紧固连接，液压阻尼器7下部为槽钢结构，通过地脚螺栓固定于地面。底座8为槽钢，将爆炸腔体2焊接在底座8上，通过地脚螺栓固定于地面。所述陶瓷壳9为陶瓷圆管，与尼龙套3紧密接触。液压阻尼器7可根据试验药量和威力选择不同阻力输出范围和位移输出范围，位移-时间数据及力-时间数据的采样频率为30kHz～1MHz。

本发明的非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置，基于非理想炸药临界直径大、爆轰反应区宽度大的特点，采用陶瓷约束壳体尽可能减小爆炸腔内的自由空间，减少爆轰产物自由膨胀对空气做功造成的能量损耗，通过采用密闭爆炸腔体，在炸药爆轰后始终保持为密闭状态，保证做功的持续性，可以实现非理想炸药爆轰过程及爆轰产物扩散所做的全部机械功测量，克服现有开放式测量装置的泄压缺点，实现更为精确的做功能力测量。

本发明的非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置，通过能量转换原理，通过记录液压阻尼器位移参数和阻尼力参数，实现了炸药爆炸瞬时做功功率的测量，从而可以从动力学角度评价非理想炸药的能量输出结构。

附图说明

图1是本发明的非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置总装配图。

图2是爆炸腔端盖结构图。

图3是连接杆结构图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的技术构思是：设计一种炸药爆炸做功能力及功率测量装置，适用于爆轰临界直径大，爆炸反应能量释放时间较长，产物膨胀较慢，爆炸持续作功能力强的非理想炸药做功能力及功率测量装置，确保炸药爆轰之后不泄压，保证持续做功能力，可以尽可能多地将爆轰能量用于做功，大幅提高炸药爆炸做功能力的测量精度。通过实时测量爆炸做功阻尼力及位移参数，实现对爆炸做功功率的测量。

以下是发明人给出的实施例。在以下的实施例中，零部件未说明的材质均为不锈钢，螺栓、螺母等连接件均采用标准件。

实施例1：

参照图1至图3，本实施例给出一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置的具体结构以及制造和装配实例。该非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置至少包括有爆炸腔端盖1、爆炸腔体2、尼龙套3、冲击端盖4、活塞杆5、连接杆6、液压阻尼器7、底座8、陶瓷壳9。

参照图1，爆炸腔体2为水平圆筒形，由不锈钢整体铸造而成，外径为310mm～360mm，总体长度为500mm～600mm,右侧厚30mm～40mm左端开口，并带有深度为60mm～80mm的内螺纹，右端在中心有直径为的圆形通孔。尼龙套3为圆管形尼龙材质，长440mm～520mm，外径220mm～260mm与爆炸腔体2相同，内径为210mm～254mm，厚3～5mm。爆炸腔体2右侧通孔所用尼龙套3外径130mm～150mm，内径110mm～144mm，厚3～5mm。冲击端盖4为圆柱形，由不锈钢整体铸造而成，直径210mm～254mm，厚60mm～80mm，右侧有一直径110mm～144mm，深30mm～40mm带螺纹的沉孔，用于连接活塞杆5。活塞杆5为不锈钢铸件，总长700mm～800mm，圆柱部分直径110mm～144mm，长550mm～650mm，正四棱柱部分边长120mm～154mm，长100mm～150mm，圆孔直径90mm～100mm。液压阻尼器7为阻尼可变的阻尼器，行程，可记录行程变化及阻尼力随时间变化数据，数据采样频率为30kHz～1MHz。底座8为槽钢结构，采用地脚螺栓固定于地面，底座8用来支撑爆炸腔体2和液压阻尼器7，并使得爆炸腔体2和液压阻尼器7的中心轴线位于同一水平位置。陶瓷壳9为圆管，内径25mm～40mm，外径与尼龙套3的内径相同210mm～254mm，长130～150mm。

参照图2，爆炸腔端盖1为钢制圆台形，设置有接线柱1-2和通气阀1-3，爆炸腔端盖主体1-1与爆炸腔体2通过螺栓连接，采用O型真空橡皮板密封圈1-4保证气密性。爆炸腔端盖主体1-1为圆台形，由高强度不锈钢整体加工而成，直径为310mm～360mm，圆台直径为220mm～260mm,总体高度为60mm～80mm,圆台高度为30mm～40mm。爆炸腔端盖主体1-1外沿均布10～12个直径16mm～21mm的通孔，用于螺栓连接爆炸腔体2。接线柱1-2用铜棒加工而成，直径为5mm～8mm，长度为100mm～150mm，用螺纹固定安装在爆炸腔端盖主体1-1上，接线柱1-2与爆炸腔端盖主体1-1之间用绝缘电胶木进行绝缘处理。在爆炸腔端盖主体1-1上钻一个直径为10mm～12mm的带内螺纹的通孔，通过密封螺纹安装上通气阀1-3。密封圈1-4用真空橡皮板加工而成，外径为310mm～360mm，内径为225mm～265mm，厚度为3mm～5mm，均布10～12个直径16mm～21mm的通孔，与爆炸腔端盖主体1-1外沿通孔数量、位置和直径相同。

参照图3，连接杆6用来连接活塞杆5和液压阻尼器7，总长350mm～400mm，圆柱部分直径80mm～90mm，长130mm～150mm，正四棱柱部分边长100mm～110mm，长200mm～250mm，圆孔直径80mm～90mm。

本发明的一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置装配时，将连接杆6旋入液压阻尼器7的螺纹中，将活塞杆5和冲击端盖4通过螺纹紧密连接，在爆炸腔体2内衬入尼龙套3，将装配好的活塞杆5和冲击端盖4填入爆炸腔体2内，活塞杆5穿过爆炸腔体2的通孔与液压阻尼器7通过连接杆6连接。将传爆药柱9-2粘结于炸药9-1表面后装填入陶瓷壳9-3内，再整体装填入爆炸腔体3内，陶瓷壳9-3与爆炸腔体2边缘的距离与爆炸腔端盖1的圆台高度相等。缓慢移动活塞杆5至冲击端盖4与陶瓷壳9-3接触。雷管9-4与接线柱1-2连接后插入传爆药柱9-2的雷管孔内，将爆炸腔端盖1通过螺栓紧固在爆炸腔体2上，完成装配。

实施例2：

本实施例给出利用实施例1制造的一种非理想炸药爆炸做功能力及功率测量装置进行某含铝非理想炸药爆炸做功能力测量的实例。

本实施例所用非理想炸药的配方为65RDX/30Al/5粘，采用压制成型工艺，制备成直径为40mm,质量50g的圆柱形炸药柱。装配过程采用实施例1所用的方法，试验结果为做功为127.5kJ，做功能力为2.55MJ/kg，峰值做功功率为3.35MW。