專(zhuān)利名稱：固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體推進(jìn)劑性能實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置。
背景技術(shù)：
為提高導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性、突防能力和命中精度，需要作為動(dòng)力裝置的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具 有推力可控和多次啟動(dòng)的能力。要實(shí)現(xiàn)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力可控和多次啟動(dòng)需要研究熄火發(fā)動(dòng) 機(jī)技術(shù)，熄火發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵是固體推進(jìn)劑熄火條件的研究，而一定壓強(qiáng)下熄火的最小 降壓速率是熄火條件研究的關(guān)鍵性能參數(shù)?，F(xiàn)有的降壓熄火裝置主要用于發(fā)射藥的快速熄火，其目的是獲得發(fā)射藥燃燒瞬間 的燃面信息，是發(fā)射藥燃燒機(jī)理研究的重要手段之一。其實(shí)驗(yàn)裝置參見(jiàn)圖1所示，主要由以 下部分組成1、燃燒器；2、過(guò)濾網(wǎng)；3、承壓膜片；4、排氣量調(diào)節(jié)器；5、建壓藥包；6、點(diǎn)火電 源；7、計(jì)算機(jī)及其控制系統(tǒng)；8、燃燒器底座；9、樣品支架；10、測(cè)試樣品；11、電熱絲；12、壓 力傳感器。其工作原理是建壓藥包5被點(diǎn)火電源6點(diǎn)燃，使燃燒器本體1中的壓強(qiáng)超過(guò)承壓 膜片3的承壓極限，承壓膜片3破裂，燃燒器1的壓強(qiáng)從排氣量調(diào)節(jié)器4快速泄壓，燃燒著 的測(cè)試樣品10因壓強(qiáng)突降而熄滅。利用該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所規(guī)定的壓強(qiáng)，需要稱取相應(yīng)質(zhì)量的發(fā)射藥制 成中間穿有電熱絲11的建壓藥包5，同時(shí)選擇并安裝好相應(yīng)厚度的承壓膜片3 ；稱量待測(cè)樣 品10的質(zhì)量M0,安裝在樣品支架9上，建壓藥包5置于待測(cè)樣品上端，將樣品支架9裝入燃 燒器1 ；啟動(dòng)計(jì)算機(jī)及其控制系統(tǒng)7，確認(rèn)壓力傳感器12工作正常后，啟動(dòng)點(diǎn)火電源6，電熱 絲11得電后點(diǎn)燃建壓藥包5 ；壓力傳感器12檢測(cè)整個(gè)過(guò)程中的壓強(qiáng)變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。卸下 樣品支架9，再次稱量測(cè)試樣品10的質(zhì)量禮，若禮小于禮，認(rèn)為測(cè)試樣品燃燒后被熄滅。但是，現(xiàn)有的發(fā)射藥降壓熄火裝置存在一些問(wèn)題
1、初始?jí)毫Σ▌?dòng)大?，F(xiàn)有裝置選擇的承壓膜片3為鋁片或紫銅片，承壓膜片3加工過(guò) 程不能保證其厚度的均勻性和一致性；同時(shí)，人工安裝到位的承壓膜片3所受的擠壓力和 剪切力也無(wú)法保證一致性。也就是說(shuō)，承壓膜片3強(qiáng)度的不確定性會(huì)造成燃燒器1內(nèi)初始 壓力很難調(diào)控在許可范圍內(nèi)，每次實(shí)驗(yàn)的初始?jí)毫Σ▌?dòng)比較大。2、現(xiàn)有裝置不能保障燃燒器1的建壓過(guò)程中測(cè)試樣品10不被點(diǎn)燃，也不能保障燃 燒器1建壓完成后測(cè)試樣品10能被點(diǎn)燃，測(cè)試樣品10開(kāi)始燃燒時(shí)的壓力不確定。3、現(xiàn)有裝置只能在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出樣品支架9，通過(guò)稱量并計(jì)算樣品實(shí)驗(yàn)前、后 的質(zhì)量差來(lái)判斷樣品是否發(fā)生了燃燒中止，而不能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，燃燒器1內(nèi)壓力下降的 同時(shí)識(shí)別測(cè)試樣品10燃燒情況的變化。4、現(xiàn)有裝置可以獲得熄火樣品，卻不能測(cè)得熄火條件參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有裝置存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種新的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，該裝置能夠使樣品在穩(wěn)定的初始?jí)毫ο卤稽c(diǎn)燃，并且能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)壓 力下降過(guò)程中樣品是否熄滅。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，包括燃燒器，燃燒器一側(cè)裝有壓力傳感器，壓力傳感器 與計(jì)算機(jī)及其控制系統(tǒng)連接；燃燒器內(nèi)有燃燒器底座，燃燒器底座上有電熱絲，電熱絲穿過(guò) 燃燒器底座與燃燒器外部的點(diǎn)火電源連接，點(diǎn)火電源與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接；燃燒器底 座內(nèi)有用于安裝測(cè)試樣品樣品支架；其特征在于，在燃燒器的頂部還連接有高壓開(kāi)關(guān)電磁 閥和排氣量調(diào)節(jié)器，其中高壓開(kāi)關(guān)電磁閥與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，燃燒器與高壓開(kāi)關(guān)電磁 閥之間有過(guò)濾網(wǎng)；在燃燒器另一側(cè)，還設(shè)置有和計(jì)算機(jī)控制連接的光電傳感器；燃燒器還 開(kāi)有進(jìn)氣口，在進(jìn)氣口上通過(guò)管路依次連接有增壓泵和高壓氣瓶，其中，增壓泵還和計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明在現(xiàn)有的降壓熄火裝置上取消了建壓藥包，增加了高壓氣瓶為氣源，通過(guò) 增壓泵使燃燒器內(nèi)壓力升高至設(shè)定值，然后再利用直流電源啟動(dòng)點(diǎn)火電源，加熱電熱絲，點(diǎn) 燃燃燒器中的待測(cè)樣品，待測(cè)樣品燃燒產(chǎn)生的燃?xì)馐谷紵鲀?nèi)壓力升高，壓力傳感器檢測(cè) 到燃燒器內(nèi)壓力上升至門(mén)限值，發(fā)送給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，令高壓電磁閥打開(kāi)，通過(guò)排氣量調(diào) 節(jié)器排氣。安裝在燃燒器側(cè)壁的壓力傳感器和光電傳感器通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)記錄實(shí)驗(yàn) 過(guò)程中燃燒器內(nèi)的壓力和光強(qiáng)的變化。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)存儲(chǔ)的軟件計(jì)算出壓力下降速 度，辨識(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樣品是否熄滅、何時(shí)熄滅的過(guò)程。與現(xiàn)有的降壓熄火裝置相比，利用增壓泵可為燃燒器內(nèi)提供任意需要的初始?jí)?力，每次實(shí)驗(yàn)的初始?jí)毫Σ▌?dòng)范圍為0. 5%，解決了現(xiàn)有裝置初始?jí)毫Σ▌?dòng)大的問(wèn)題，并且能 夠保證待測(cè)樣品在任意需要的初始?jí)毫ο卤豢煽奎c(diǎn)燃。同時(shí)，由于壓力傳感器和光電傳感 器可以動(dòng)態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樣品燃燒情況的變化，因此，可以測(cè)試不同配方推進(jìn)劑在一定 壓強(qiáng)下熄火的最小降壓速率，也可以測(cè)得一定條件下的固體推進(jìn)劑的熄火臨界壓強(qiáng)，拓展 了現(xiàn)有裝置的功能。在國(guó)防上可以用于能量管理型戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及火箭彈用固體推進(jìn)劑降壓熄 火性能的測(cè)試。


圖1是現(xiàn)有的發(fā)射藥降壓熄火裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖3是采用本發(fā)明的裝置進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果曲線。圖中的標(biāo)號(hào)分別表示1、燃燒器，2、過(guò)濾網(wǎng)，3、承壓膜片，4、排氣流量調(diào)節(jié)器，5、建 壓藥包，6、點(diǎn)火電源，7、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；8、燃燒器底座；9、樣品支架；10、測(cè)試樣品；11、電 熱絲；12、壓力傳感器，13、進(jìn)氣口，14、增壓泵，15、高壓氣瓶，16、高壓開(kāi)關(guān)電磁閥，17、光電 傳感器。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖2，本發(fā)明的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，包括燃燒器1，燃燒器1 一側(cè)裝有壓 力傳感器12，壓力傳感器12與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7連接；燃燒器1內(nèi)有燃燒器底座8，燃燒器底座8上有電熱絲11，電熱絲11穿過(guò)燃燒器底座8與燃燒器1外部的點(diǎn)火電源6連接，點(diǎn) 火電源6與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7相連接；燃燒器底座8內(nèi)有用于安裝測(cè)試樣品10樣品支架 9 ；
在燃燒器1的頂部還連接有高壓開(kāi)關(guān)電磁閥16和排氣量調(diào)節(jié)器4，其中高壓開(kāi)關(guān)電磁 閥16與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7連接，燃燒器1與高壓開(kāi)關(guān)電磁閥16之間有過(guò)濾網(wǎng)2 ；在燃燒器 1另一側(cè)，還設(shè)置有和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7相連接的光電傳感器17 ；
燃燒器1還開(kāi)有進(jìn)氣口 13，在進(jìn)氣口 13上通過(guò)管路依次連接有增壓泵14和高壓氣瓶 15，其中，增壓泵14還和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7連接。燃燒器1由不銹鋼制成，容積約80ml 士 10ml，經(jīng)耐45MPa水壓試驗(yàn)應(yīng)合格。在燃燒器1側(cè)壁上開(kāi)有測(cè)試壓強(qiáng)和測(cè)試光強(qiáng)的小孔，分別安裝壓力傳感器12和光 電傳感器17。壓力傳感器12采用型號(hào)為CYG41000，量程為0 30MPa的壓力變送器；光電 傳感器17采用紅外波段的光電倍增管，0 10V直流輸出。燃燒器1下部開(kāi)有進(jìn)氣口 13， 進(jìn)氣口 13用不銹鋼管道與增壓泵14和高壓氣瓶15連接，增壓泵14選用HN100高壓氮?dú)?增壓機(jī)，高壓氣瓶15選用高壓氮?dú)馄?，氣瓶壓?3. 5士0. 5MPa，純度N2彡99.5%。燃燒 器1頂部為氣體出口，出口處安裝有過(guò)濾網(wǎng)2，延氣流方向連接高壓電磁閥16和排氣量調(diào) 節(jié)器4。過(guò)濾網(wǎng)2為不銹鋼制，網(wǎng)孔直徑不大于200 iim;高壓電磁閥16采用德國(guó)Pumason 公司GYB091459X型開(kāi)關(guān)式電磁閥，排氣量調(diào)節(jié)器4為一組不銹鋼制的環(huán)片，環(huán)孔直徑可以 在0. 5 10mm之間選擇。樣品支架9置于燃燒器底座8內(nèi)，電熱絲11與燃燒器外部的點(diǎn)火 電源6連接。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7連接了增壓泵14、點(diǎn)火電源6、壓力傳感器12、光電傳感器 17和高壓電磁閥16，用于控制增壓泵14的開(kāi)啟、點(diǎn)火電源6的激勵(lì)和高壓電磁閥16的開(kāi) 啟與關(guān)閉，同時(shí)采集壓力傳感器12和光電傳感器的壓力和光強(qiáng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。為了保證本發(fā)明的測(cè)量精確度，壓力傳感器12需要每年標(biāo)定一次，光電傳感器17 在進(jìn)行五次實(shí)驗(yàn)后需要清潔一次。本發(fā)明的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置的使用方法如下
1、將待測(cè)樣品10固定在樣品支架9上，在待測(cè)樣品10上端連接好電熱絲11，樣品支架 9裝于燃燒器底座8上。2、清潔光電傳感器17的感光頭安裝在燃燒器1的側(cè)壁，確保密封。3、選取排氣量調(diào)節(jié)器4的環(huán)片并安裝好。4、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7設(shè)置初始?jí)毫。、壓力上升門(mén)限值(通常為PQ+0. 5MPa)和數(shù) 據(jù)采集速度(通常為50kHz)。5、打開(kāi)高壓氣瓶15，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7啟動(dòng)增壓泵14為燃燒器1內(nèi)提供初始?jí)?力，壓力傳感器12檢測(cè)到初始?jí)毫_(dá)到設(shè)定值&，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7指令增壓泵14自動(dòng)停止。6、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7指令，電熱絲11發(fā)熱后點(diǎn)燃測(cè)試樣品10，燃燒器1內(nèi)壓力上 升至門(mén)限值，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7指令高壓電磁閥16自動(dòng)打開(kāi)排氣，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄下整 個(gè)過(guò)程的壓力一時(shí)間曲線和光強(qiáng)一時(shí)間曲線。數(shù)據(jù)采集結(jié)束后高壓電磁閥16自動(dòng)關(guān)閉。7、計(jì)算本次實(shí)驗(yàn)的降壓速率v＝dp/dt
8、對(duì)照壓力一時(shí)間曲線和光強(qiáng)一時(shí)間曲線，得到測(cè)試樣品10是否熄滅、熄滅時(shí)的
壓力等信息。9、卸下樣品支架9，清理干凈。10、根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，適當(dāng)選取排氣量調(diào)節(jié)器4的環(huán)片，準(zhǔn)備下一次實(shí)驗(yàn)。例如將某改性雙基推進(jìn)劑樣品10固定在樣品支架9上，接好電熱絲11，置于燃燒 器底座8上。選取排氣量調(diào)節(jié)器4的環(huán)片孔徑為5mm并安裝好。設(shè)置初始?jí)毫tl為24MPa、 壓力上升門(mén)限值為24. 5MPa、采樣率為50kHz。啟動(dòng)增壓泵14給燃燒器1內(nèi)充壓至24Mpa， 增壓泵14停止。點(diǎn)火電源6接通電熱絲11點(diǎn)燃雙基推進(jìn)劑樣品10，燃燒器1內(nèi)壓力上升 至24. 5MPa,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7指令高壓電磁閥16打開(kāi)排氣。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)7完成數(shù)據(jù) 采集。圖3為該實(shí)驗(yàn)過(guò)程的壓力一時(shí)間曲線和光強(qiáng)一時(shí)間曲線。對(duì)壓力一時(shí)間曲線計(jì)算得 到本次實(shí)驗(yàn)的降壓速率V= 1873MPa/s ；對(duì)照壓力一時(shí)間曲線和光強(qiáng)一時(shí)間曲線得到雙 基推進(jìn)劑樣品10在24. 06MPa被點(diǎn)燃，壓力下降過(guò)程中雙基推進(jìn)劑樣品沒(méi)有熄滅。根據(jù)本 次實(shí)驗(yàn)結(jié)果，要使雙基推進(jìn)劑樣品10燃燒中止，需要更快的降壓速率，因此選取更大孔徑 的排氣量調(diào)節(jié)器4，其它條件不變，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)后測(cè)得該雙基推進(jìn)劑樣品10在24MPa下熄 火的最小降壓速率為2640MPa/s，熄火臨界壓強(qiáng)為1. 5MPa。
權(quán)利要求
一種固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，包括燃燒器(1)，燃燒器(1)一側(cè)裝有壓力傳感器(12)，壓力傳感器(12)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(7)連接；燃燒器(1)內(nèi)有燃燒器底座(8)，燃燒器底座(8)上有電熱絲(11)，電熱絲(11)穿過(guò)燃燒器底座(8)與燃燒器(1)外部的點(diǎn)火電源(6)連接，點(diǎn)火電源(6)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(7)相連接；燃燒器底座(8)內(nèi)有用于安裝測(cè)試樣品(10)的樣品支架(9)；其特征在于，在燃燒器(1)的頂部還連接有高壓開(kāi)關(guān)電磁閥(16)和排氣量調(diào)節(jié)器(4)，其中高壓開(kāi)關(guān)電磁閥(16)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(7)連接，燃燒器(1)與高壓開(kāi)關(guān)電磁閥(16)之間有過(guò)濾網(wǎng)(2)；在燃燒器(1)另一側(cè)，還設(shè)置有和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(7)相連接的光電傳感器(17)；燃燒器(1)還開(kāi)有進(jìn)氣口(13)，在進(jìn)氣口(13)上通過(guò)管路依次連接有增壓泵(14)和高壓氣瓶(15)，其中，增壓泵(14)還和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(7)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，其特征在于，所述的壓力傳感器 (12)采用型號(hào)為CYG41000，量程為0 30MPa的壓力變送器。
3.如權(quán)利要求1所述的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，其特征在于，所述的光電傳感器 (17)采用紅外波段的光電倍增管。
4.如權(quán)利要求1所述的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，其特征在于，所述的增壓泵(14)選 用HN100高壓氮?dú)庠鰤簷C(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，其特征在于，所述的高壓電磁閥 (16)采用Pumason公司GYB091459X型開(kāi)關(guān)式電磁閥。
6.如權(quán)利要求1所述的固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，其特征在于，所述的過(guò)濾網(wǎng)(2)為不 銹鋼制，網(wǎng)孔直徑不大于200 u m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固體推進(jìn)劑降壓熄火裝置，包括燃燒器，燃燒器一側(cè)裝有壓力傳感器，壓力傳感器與計(jì)算機(jī)及其控制系統(tǒng)連接；燃燒器內(nèi)有燃燒器底座，燃燒器底座上有電熱絲，電熱絲與燃燒器外部的點(diǎn)火電源連接，點(diǎn)火電源與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接；燃燒器底座內(nèi)有用于安裝測(cè)試樣品的樣品支架；在燃燒器的頂部還連接有高壓開(kāi)關(guān)電磁閥和排氣量調(diào)節(jié)器，其中高壓開(kāi)關(guān)電磁閥與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接，燃燒器與高壓開(kāi)關(guān)電磁閥之間有過(guò)濾網(wǎng)；在燃燒器另一側(cè)，還設(shè)置有和計(jì)算機(jī)控制連接的光電傳感器；燃燒器還開(kāi)有進(jìn)氣口，在進(jìn)氣口上通過(guò)管路依次連接有增壓泵和高壓氣瓶，其中，增壓泵還和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接。能夠辨識(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樣品是否熄滅、何時(shí)熄滅的過(guò)程。
文檔編號(hào)G01N7/06GK101979999SQ20101053162
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者張曉宏, 李宏巖, 王中, 王宏, 王瑛, 王長(zhǎng)健, 程麗萍, 許毅, 趙鳳起, 陳雪莉 申請(qǐng)人:西安近代化學(xué)研究所