[发明专利]一种燃烧转爆轰过程参数的测试装置及方法

说明书

本发明提出一种燃烧转爆轰过程参数的测试装置及方法，测试装置中DDT管身的管壁均匀分布一列相同尺寸的贯通微孔；挡板内部具有格挡，格挡板数量与贯通微孔数量相同，用于使各贯通微孔上方的空间隔离开。通过拍摄DDT管内主装药点火燃烧后微孔喷焰的全过程，利用贯通微孔处火焰大小及喷射速度与DDT管内部化学反应的剧烈程度及其产生的波速和压强的大小存在正相关联系，通过计算分析各微孔喷焰的特征参数，获得主装药点火‑低速燃烧‑高速燃烧‑燃烧转爆轰‑稳定爆轰过程中各自发生的区域及时刻等参数，建立燃烧转爆轰判据。

技术领域

本发明属于火炸药性能测试技术领域，具体涉及一种适用于火炸药燃烧转爆轰的过程参数测量以及相关规律研究的燃烧转爆轰过程参数的测试装置及方法。

背景技术

火炸药的燃烧转爆轰(DDT)经历着非常复杂的多阶段的化学物理反应，其燃烧速度、燃烧反应区压强和温度均经历数量级的变化，时间从数十微秒到数毫秒之间变化。对于这样一个非常复杂的、参量跨度如此之大的变化过程的研究，无论是试验技术上还是理论阐述都是一种挑战。

研究火炸药等含能材料的DDT过程通常在DDT管中进行。根据实验条件不同，常用的DDT管有两种，一种是两端封闭的厚壁金属管(称为强约束)；一种是有机玻璃管或塑料管(称为弱约束)。金属DDT管强度大，管壁不易变形，容易实现由燃烧到爆轰的转变，所以大多数试验都采用金属管。而有机玻璃或塑料管由于具有良好的透光性，可利用高速摄影技术来观察整个DDT过程火焰波的传播规律，还可利用X光观察药床的密度分布，以分析压缩波的传播规律。但有机玻璃管的管壁易变形，容易发生侧向膨胀而产生稀疏波，使得在有限长的管内较难实现由燃烧到爆轰的转变；另外，在高温高压作用下产生气体，管内壁将对流场产生影响。

DDT过程早期研究不安装任何测试元件，通过金属DDT管炸碎处见证板的凹痕大小及残片的形貌来定性判定试样是否发生燃烧转爆轰，并用点火起点至金属管炸碎处的距离(诱导距离)Ld来对试样的DDT危险性等级进行排序。这种试验方法不能得到金属管炸碎前管内的诸多过程细节，诱导距离Ld的大小并不能真正反应DDT危险性的大小，只有在掌握点火-低速燃烧-高速燃烧-燃烧转爆轰-稳定爆轰过程细节及临界转爆条件后，才有可能对火炸药DDT危险性作出正确的比较和分类。

后来，发展了各种探针、应变片、X射线摄影法和激光光纤法，测试对象主要是燃烧波、压缩波传播以及冲击波形成和转爆情况。由于燃烧和爆轰在性质上差别很大，在转爆阶段两者相互交织，很难准确测出各种扰动阵面的位置。另外，由于传感器量程、响应精度等相关技术的限制，测试结果并不理想。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种燃烧转爆轰过程参数的测试装置及方法，以解决如何准确测试燃烧转爆轰过程参数的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种燃烧转爆轰过程参数的测试装置，该测试装置包括：DDT管、点火具、高速摄像仪、挡板、点火电源及便携式计算机；其中，DDT管包含DDT管身以及位于管身两端的点火端堵头和底部堵头；DDT管身的管壁均匀分布一列相同尺寸的贯通微孔；点火端堵头为中间轴向开通孔的螺栓，侧开槽用于安装紧固螺栓，固定于DDT管身的头部；底部堵头为一圆盘，焊接于DDT管身的底部；DDT管内主装药为火炸药试样；点火具内置电点火头，放置于DDT管的头部，点火导线由点火端堵头的轴向通孔穿出；高速摄像仪用于记录DDT管中发生的火炸药燃烧转爆轰的动态过程；点火电源用于为点火具提供电流源，并为高速摄像仪输出同步触发信号；挡板内部具有格挡，格挡板数量与DDT管壁的贯通微孔数量相同，用于使各贯通微孔上方的空间隔离开；便携式计算机，用于操控高速摄像仪，具有图像高速采集、数据处理及终端显示功能；DDT管装药后放置于爆炸塔内，高速摄像仪布设于爆炸塔窗口外，紧挨防弹玻璃并保持一定的距离，点火电源及便携式计算机布设于爆炸塔外安全区域。

进一步地，DDT管的材质为碳素钢。