[发明专利]凝胶态云爆剂存放高温阈值检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了凝胶态云爆剂存放高温阈值检测装置及检测方法。检测装置包含样品罐和高温环境试验箱。每个样品罐由2个密封盖、4个密封垫、2个圆筒、16个固定栓及2个隔离片组成。分别将热的具有流动性的凝胶态云爆剂样品装满多个样品罐，密封、放冷，分别放入高温环境试验箱中进行多个温度下的高温试验，48小时后取出、放冷，分成上下两个部分，称量计算上下两部分样品的密度差。以温度为横坐标、密度差为纵坐标作图，密度差发生突变的温度为样品的高温阈值，可据此限定产品临时存放的环境温度条件或对产品实行必要的防护。本发明还可用于配方筛选和生产工艺定型阶段，研制出高温环境适应性更好的产品。

技术领域

本发明属于火炸药性能测试和研究领域，主要是凝胶态云爆剂的高温环境适应性，尤其是凝胶态云爆剂在战地临时存放时的最高耐受温度。

背景技术

凝胶态云爆剂是一种高能燃料，抛撒后与空气中的氧混合形成燃料空气炸药，二次引爆形成云雾爆轰。云爆剂爆炸发生时产生的超压、高温、窒息等综合杀伤和破坏效应，与传统常规炸弹那种弹片横飞、只要俯卧下身体就可躲避的情景完全不同。使用时不受任何条件和地形的影响，因为气雾是流动的，可以渗透到整个阵地的所有空间。爆炸产生的巨大冲击波会把树木、山丘夷为平地，暴露在阵地上或躲在掩体里的人员和装备都容易遭到杀伤。

凝胶态云爆剂由Al粉、燃料烃和胶凝剂组成。生产工艺为：首先将胶凝剂加入到燃料烃中，加热搅拌，形成均匀的凝胶体系，然后加入等质量的Al粉搅拌均匀，趁热装入战斗部壳体中密封(热时具有一定流动性)，逐渐降至常温，物理状态变为凝胶态。

常温自然状态下凝胶态云爆剂为凝胶状，表层有0～5mm清液析出，物料不沉淀、不板结、不团聚、凝胶内聚力小，具有较好的安定性、相容性、稳定性。

为了适应现代战争发展需求，要求凝胶态云爆剂应具有较好的环境适应性，能够保证在各种环境条件下安全贮存和可靠使用。

凝胶态云爆剂在战备值班、码头转运、公路运输时，临时存放地的环境条件较恶劣。凝胶体系具有一定的触变性，不受外力作用时能保持不流动的半固体状态，当加热、加压或受剪切力作用时，能像液体一样流动。凝胶态云爆剂是密封在战斗部壳体中的，故恶劣环境中的高温度应力对其影响最大。当其存放时所受到的温度应力达到甚至超过高温阈值时，凝胶稳定性被破坏，产生固液分离——液体上升、固体下降，形成密度差。此时精确设计的云爆弹产生质量偏心，在后期战场应用时，一是不利于弹体的精准投放，二是抛撒后组分分布不均降低爆炸威力。

根据凝胶态云爆剂的高温阈值，可以确定合适的临时存放地点，必要时采取适当的防护措施，使得凝胶态云爆剂安全存放，后期能可靠使用。因此有必要检测凝胶态云爆剂的高温阈值。

凝胶态云爆剂自身力学强度较差，应将其放入一个具有支撑作用的容器中，再放入实验室高温环境试验箱中进行试验。前期将凝胶态云爆剂放入玻璃样品瓶中，拧紧PEEK盖子密封后进行高温试验。当温度过高时，样品的凝胶物理状态稳定性被破坏，样品中的燃料烃逸出凝胶网络，产生固液分层。燃料烃具有较大的挥发性，使得样品瓶中压力急剧增大，而PEEK盖子受热后松动，密封效果变差，样品中的燃料烃持续挥发、泄露，改变了样品的组成，得到的凝胶态云爆剂样品高温变化现象不同于实际装药(实际装药中，凝胶态云爆剂是密封在金属壳体中的，不会泄露)。再者，燃料烃泄露，与试验箱内的空气混合，相当于一个燃料空气炸药，安全隐患极大。

此外凝胶态云爆剂与容器内壁粘结到一起，试验结束后的样品不能从玻璃瓶中完整无损取出，只能用肉眼透过玻璃瓶观察样品。由于凝胶态云爆剂样品中Al粉很多，导致样品外观为银色凝胶状，仅凭肉眼难以分清样品某处的Al粉较多还是较少。样品上表面的液体渗出量难以准确测量，这是因为不能完整取出渗出液进行测量，也不能隔着玻璃量取高度(样品受热后膨胀、冷却后回缩不完全，高温试验后的样品上表面不平整)。因此只能得到定性结论：液体渗出多说明此温度下凝胶物理状态稳定性变差，产生了固液分离。这种定性结论与试验人员的个人经验有较大关系，难以成为一个客观的评判方法。