[发明专利]耐高压可调温激光点火实验装置

说明书

技术领域

本发明属于材料点火燃烧或烧蚀性能实验研究领域，特别是一种激光辐照实验装置。

背景技术

在研究固体推进剂点火燃烧性能方面，虽然点火的方式很多，但是激光作为辐射源，因其输出的能量高，且辐照时间和输出能量可调，能够独立于初温、压强以及气体组分等环境参数选择能量密度，减少了实验过程中的热损失和非均匀效应，可重复性好，抗电磁干扰等优点，已成为国内外研究固体推进剂的新型点火方式。在激光辐照材料的研究过程中，仅仅改变激光能量密度和辐照时间是不够的，还需要研究温度、压强以及环境气体组分对材料点火燃烧性能或耐烧蚀性能的影响。这样就需要搭建一个多功能的激光辐照实验平台。目前用于实验研究的激光辐照实验装置，大多可以实现压强和气体组分的调节，但不能实现温度的调节，如《Laser-induced ignition of solid propellants for gas generators》文献中的提到的激光点火实验装置，可以调节压强和气体组分，但对于温度的调节，只能通过改变推进剂自身的温度来实现，而不能调节环境的温度，这极大地影响了实验效果，已经不能满足进一步实验研究的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以同时调节环境压强、温度以及气体组分，且可以根据实验要求更换实验装置的激光透镜从而达到改变光斑大小的目的耐高压可调温激光点火实验装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种耐高压可调温激光点火实验装置，包括激光透镜冷却装置和可调温燃烧室，该激光透镜冷却装置位于可调温燃烧室的顶端；可调温燃烧室包括燃烧室顶盖，燃烧室壳体，透视窗玻璃压盖，试件支撑座，燃烧室底盖和空腔密封板，燃烧室壳体侧壁上开孔，燃烧室顶盖设置于燃烧室壳体的顶部，与燃烧室壳体密封连接；燃烧室底盖设置于燃烧室壳体底部，与燃烧室壳体密封连接；燃烧室底盖底部开槽，空腔密封板设置于燃烧室底盖底部，并与燃烧室底盖密封连接，空腔密封板与燃烧室底盖底部的开槽围成腔体，腔体在燃烧室底盖的侧壁上有进口和出口，试件支撑座设置在燃烧室壳体内，垂直固定于燃烧室底盖顶面的中心位置；燃烧室壳体的侧壁上设置有透视窗，透视窗的位置与侧壁上开孔的位置错开，透视窗上设置有透视窗玻璃压盖，透视窗玻璃压盖和透视窗密封连接；激光透镜冷却装置包括水冷器外壳、镜片压紧环、水冷器内壳和激光聚焦镜，水冷器内壳的外壁由三个同心圆柱构成，且半径自上而下逐级递增，水冷器内壳内壁围成两段同心圆柱腔，半径自上而下逐级递增，水冷器内壳内的下半段圆柱腔周向设有环形凹槽，环形凹槽内设有O型密封圈，O型密封圈的宽度大于凹槽的深度，两段圆柱腔联通且贯穿整个水冷器内壳；激光聚焦镜设置于水冷器内壳内，且激光聚焦镜的半径大于水冷器内壳内的上半段圆柱腔半径，镜片压紧环设置于水冷器内壳的下半段圆柱腔内，镜片压紧环将激光聚焦镜压紧在下半段圆柱腔与上半段圆柱腔之间的台阶面上，并通过环形凹槽内的O型密封圈密封；水冷器外壳套在水冷器内壳的外壁，且与水冷器内壳外壁的第二段之间形成环形空腔，水冷器外壳的上下两端均与水冷器内壳的外壁密封连接，水冷器外壳侧壁上设有进液口和出液口；水冷器内壳的下半段圆柱腔的开孔与燃烧室顶盖上的开孔相配合，水冷器内壳与燃烧室顶盖密封连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明可以通过密封燃烧室上的开孔控制通入的气体来调节压强和气体组分，并可通过在燃烧室底盖的空腔中通入不同温度的流体来调节温度，解决了现有激光点火实验装置不能同时调节压强、温度和气体组分的问题。

(2)本发明通过在水冷器外壳与水冷器内壳之间的腔体内通水的方式，解决了激光透镜冷却问题。

(3)本发明可以通过拆卸和更换激光透镜来调节激光光斑大小，从而满足不同的实验要求。采用水冷器内壳中心的两级阶梯孔段和螺纹孔段分别设置激光透镜、O型密封圈和镜片压紧环的结构解决了激光透镜可拆卸更换与密封性互相矛盾的问题。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明耐高压可调温激光点火实验装置的总体结构示意图。

图2是本发明耐高压可调温激光点火实验装置激光透镜冷却装置的结构示意图。

具体实施方式

结合图1～图2：