電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供的電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置，包括：測試管，活塞，固定塞，真空箱，高速攝像機，記錄裝置，真空泵和數據處理系統。通過測量氣體產物的體積和體積擴大速率，來表示電引火藥頭產氣量及產氣速率；真空條件下，設計一個與電引火藥頭接觸的活塞，利用高速攝像機拍攝電引火藥頭發火過程中活塞在測試管中的運動軌跡，簡化成物理模型，利用數學手段處理活塞運動模型的相關數據，得出電引火藥頭的產氣量、產氣速率及其動態變化情況。本實用新型專利技術解決了電引火藥頭產氣量及產氣速率動態測量的難題，有可靠的理論依據，操作方便，測量結果精確。

【技術實現步驟摘要】
電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置
本技術涉及火工品測試技術，特別涉及電引火藥頭產氣量及產氣速率的測試。
技術介紹
常用的延期電雷管，其延期藥的點火方式為電引火藥頭受熱燃燒點火。目前，我國常用的電引火藥頭多為橋絲式、鋼片式，在其上涂有一定量的點火藥，通電后橋絲或鋼片升溫引燃點火藥，為延期藥提供起始能量。電引火藥頭發火過程中產生氣體的量及產生氣體的速率會使延期藥的點火時間、燃燒環境壓力和燃燒速度不同，從而影響延期電雷管的延期精度。所以對電引火藥頭產氣量及產氣速率的測試還是尤為重要的。
技術實現思路
本技術提供的電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置，能夠精確測量出電引火藥頭的產氣量及產氣速率隨時間的動態變化，可作為評估電引火藥頭性能和測量電引火藥頭產氣量及產氣速率對延期藥延期精度影響的一種測試手段，為提高延期電雷管精度提供一定的理論指導。本技術采用的技術方案是：通過測量氣體產物的體積和體積擴大速率，來表示電引火藥頭產氣量及產氣速率；真空條件下，設計一個與電引火藥頭接觸的活塞，利用高速攝像機拍攝電引火藥頭發火過程中活塞在測試管中的運動軌跡，簡化成物理模型，利用數學手段處理活塞運動模型的相關數據，得出電引火藥頭上點火藥燃燒產生氣體的量及產生氣體的速率。其理論推導為：活塞為底面圓形，中心縱切面為“凹”型的結構，測試過程中受到沖擊，活塞在測試管中一邊以活塞中心旋轉，一邊沿測試管軸線向前運動。將該過程分解成定軸旋轉運動和沿測試管平動兩個過程，且電引火藥頭產氣量及產氣速率只與活塞平動過程與測試管內壁之間形成的空間體積有關，故只需求解出活塞平動的相關函數。對活塞沿測試管平動過程：高速攝像機拍攝測試管內活塞平動軌跡，采集活塞平動距離與所對應時刻，利用數據處理系統擬合活塞平動距離D與時間T的函數關系：D＝A0+A1T1+A2T2+A3T3+…AnTn(1)式(1)中：A0…An為待定系數；在電引火藥頭發火過程氣體產物的作用下，活塞平動與測試管內壁形成圓柱體空間，其體積值即為電引火藥頭的產氣量，結合測試管內壁半徑d：V＝πd2·D＝πd2·(A0+A1T1+A2T2+A3T3+…AnTn)(2)式(2)即為產氣量V隨時間T變化的函數關系，式(2)對時間T求導：則產氣速率u為：u＝πd2·(A1+2A2T+3A3T2+…nAnTn-1)(4)由數據處理系統擬合出活塞平動的函數式(1)，根據式(2)求解電引火藥頭的產氣量隨時間的動態變化，再由式(3)、(4)求解電引火藥頭的產氣速率隨時間的動態變化情況。為了實現上述過程，本技術的裝置設計包括：測試管，活塞，固定塞，真空箱，高速攝像機，記錄裝置，真空泵和數據處理系統；所述測試管為一根設有刻度線的中空透明剛性管體；活塞為剛性材質，底面為圓形，中心縱切面為“凹”型，其底面外徑略小于測試管內徑；固定塞為圓柱體結構，其外徑與測試管內徑契合，中軸設孔，其孔徑與電引火藥頭的塑料塞外徑一致；真空箱為一長方體透明箱，其上設抽氣孔、發爆器。常用電引火藥頭發火時間為毫秒級，則高速攝像機拍攝頻率至少為1000幀/秒。測量所需為普通真空條件，普通實驗用真空泵即可。測試時，將電引火藥頭的腳線穿過固定塞中軸的孔，至電引火藥頭的塑料塞與固定塞的孔相契合，用膠水固定、密封；將固定有電引火藥頭的固定塞插入測試管一端，由固定塞固定，膠水密封；活塞由測試管另一端放入，其“凹”型結構底面對準電引火藥頭，至活塞底面與藥頭相接觸，將電引火藥頭的腳線連接至真空箱上的發爆器；將連接后的測試管水平置于真空箱內，密封真空箱；用真空泵經抽氣孔將真空箱內抽至真空狀態，密封抽氣孔；高速攝像機垂直于測試管軸線放置，記錄裝置與高速攝像機連接。啟動高速攝像機、記錄裝置；發爆器充電后引燃電引火藥頭，活塞在測試管中旋轉沿軸線向前運動，活塞停止后關閉高速攝像機，活塞運動過程由記錄裝置記錄。數據處理系統根據記錄裝置記錄的活塞不同時刻所對應的測試管上刻度線的位置，擬合出電引火藥頭發火時活塞的運動狀態函數，結合測試管內壁半徑，求解產氣量、產氣速率及其隨時間的動態變化。本技術提供的電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置，所涉及的測試管為一根中空的透明剛性管，便于高速攝像機拍攝活塞的運動軌跡，測試管上刻度線是為了準確定位活塞的平動距離，擬合活塞平動的相關函數；活塞為剛性結構，其底面直徑略小于測試管內徑，便于活塞在測試管內的運動，又使在抽真空過程中，活塞兩側的氣壓與真空箱內的氣壓保持一致，從而保證抽真空過程中不會因為內外氣壓差導致的活塞移動，由于該縫隙很小，電引火藥頭發火過程為毫秒級，點火藥化學反應快、產氣速率快，氣體快速向抵抗力小的活塞端膨脹，極少量的氣體從活塞與測試管之間的狹小縫隙流向真空箱，其對活塞運動狀態和最終測試結果的影響很小，可忽略不計；活塞“凹”型結構邊緣，能很好的固定活塞在測試管中運動的角度；“凹”型結構是為了減輕活塞的質量，減輕活塞與測試管的摩擦，質量輕、摩擦小，利于電引火藥頭發火過程中活塞的運動，活塞平動距離變長，相當于擴大實驗現象，擬合出的活塞平動函數更為精確，使得測試結果更為準確。固定塞中軸設孔，可將電引火藥頭固定于測試管一端。所述真空箱透明，便于高速攝像機拍攝，抽氣孔的設置，便于真空泵將真空箱內抽真空，防止大氣壓對活塞的運動產生影響，導致測試結果誤差過大。本技術提供的電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置的優點和積極效果在于：可精確測量發火過程中，電引火藥頭的產氣量、產氣速率及其動態變化，以此來評估電引火藥頭的性能和探究電引火藥頭產氣量及產氣速率對延期藥延期精度的影響。本技術有可靠的理論依據，操作方便，測量結果精確，為實際生產提供一定的理論依據。下面結合實施例詳細描述本技術提供的電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置的技術方案。附圖說明圖1是本技術電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置的測試管結構示意圖；圖2是本技術電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置的活塞結構示意圖；圖3是本技術電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置部分結構示意圖；圖4是本技術電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置原理圖。具體實施方式高速攝像機選用NACMemrecamHX-3型彩色高速攝像機，拍攝頻率為130萬fps。真空泵選用藤原FUJIWARA型二級真空泵，真空度可達-98kpa。測試時，將電引火藥頭的腳線3穿過固定塞4的孔，至電引火藥頭的塑料塞與固定塞4的孔相契合為止，用膠水固定、密封；將固定有電引火藥頭的固定塞4插入測試管1一端，由固定塞4固定，膠水密封。活塞2由測試管1另一端放入，至活塞2與電引火藥頭相接觸，其底面對準電引火藥頭，將電引火藥頭的腳線3密封連接至真空箱6上的發爆器8；將連接后的測試管1水平置于真空箱6內，密封真空箱6；用真空泵經抽氣孔7將真空箱6內部抽至真空狀態，密封抽氣孔7；將高速攝像機9垂直于測試管1軸線放置，記錄裝置10與高速攝像機9連接。啟動高速攝像機9、記錄裝置10；發爆器8充電后引燃電引火藥頭，活塞2瞬間沿著測試管1軸線旋轉向前運動，活塞2停止后關閉高速攝像機9，活塞2運動過程由記錄裝置10記錄。數據處理系統根據記錄裝置10記錄的活塞2不同時刻所對應的測試管1上刻度線的位置，擬合出活塞2的運動狀態本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置，其特征在于，包括：測試管，活塞，固定塞，真空箱，高速攝像機，記錄裝置，真空泵和數據處理系統；所述活塞的底面為圓形，直徑9.96mm，厚1mm，所述活塞的側壁長2mm、厚0.50mm；所述活塞的中心縱切面為“凹”型的結構，所述活塞的材質為石英。

【技術特征摘要】
1.一種電引火藥頭產氣量及產氣速率測試裝置，其特征在于，包括：測試管，活塞，固定塞，真空箱，高速攝像機，記錄裝置，真空泵和數據處理系統；所述活...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱帥，劉鋒，張涵，韓體飛，吳紅波，
申請(專利權)人：安徽理工大學，
類型：新型
國別省市：安徽,34