[发明专利]一种单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置和诊断方法

说明书

本发明公开了一种单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置和诊断装置方法。该诊断装置在对传统DDT管实验进行改进的基础上建立的一套具有可控约束的柱壳三维爆炸装置，采用螺栓约束和kg级大质量块惯性约束，用黑火药点火。该诊断方法应用高速摄影与约束约束壳体速度联合诊断，高速摄影对全过程的时空演化图像进行观测，激光干涉测速系统测得的约束壳体速度进行反应烈度的精确表征。本发明的有益效果为实现了对约束的定量控制，对事故反应三维时空演化图像的精密观测，对反应烈度的精确量化，具有诊断装置简单，测试方便，可靠性高，状态稳定可控的特点，可用于各种炸药和武器弹药的事故反应烈度表征的量化诊断试验，并能实现对不同炸药转烈特性的对比。

技术领域

本发明属于诊断实验技术领域，具体涉及一种单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置和诊断方法。

背景技术

装药系统在全寿命周期内，即贮存、运输等过程中，在遭受撞击、火烧事故条件下，存在意外反应的风险，当剧烈爆炸时，有可能造成装备损毁和人员大量伤亡的严重事故。区别于传统冲击起爆，意外刺激下的非冲击点火反应发展通常是非线性的复杂过程，已有认识认为反应起源于温升热分解，反应演化与传导和对流燃烧密切相关，且燃烧转爆轰（DDT）是结构耦合下对流燃烧发展的结果。

对于炸药的反应发展已有广泛的研究，已有传统DDT实验技术在一维假定下采用电探针技术对燃烧波阵面进行诊断分析，通常利用事后回收壳体碎片对烈度进行表征，分析来解释许多实验观测得到的现象。建模采用的工具和理论来自于简单的条件或不同的环境。共同的特征是具有厚壁套管，在点燃端有结实的塞子，沿套管布置了多个传感器，在炸药中埋有传感器（不常用）。典型的传感器有电探针（导电）、帽式探针（特定压力导通）和连续的压力传感器。

DDT实验技术存在较多局限性，目前的DDT实验技术是对一维理想情况反应的研究，缺乏三维时空演化图像，对约束没有定量控制，对事故反应演化过程特征的认识也存在不足，对于剧烈反应的特征量化的相关研究也很少。已有的定性/半定量方法难以准确描述烈度演化过程，例如通过碎块尺寸、现场观察复杂结构产生碎块尺寸不一的方法只能反映破坏后效，超压表征也无法区分与爆轰的差别，压力表征爆炸的途径中压力测量通常不完整，亟需探索一种更有效的实验控制装置和控制方法对其进行量化表征。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种单向柱壳约束反应烈度量化诊断方法。

本发明的单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置，其特点是，所述的诊断装置包括引线压块、紧固螺栓、惯性质量块、黑火药粉末、药柱和约束壳体；所述的约束壳体为顶部开口底部封闭的中空圆柱体；所述的惯性质量块为中空的伞形旋成体，惯性质量块的竖直部分为圆柱体，惯性质量块的水平部分为圆盘；约束壳体的中心空腔底部放置有药柱，惯性质量块的圆柱体插入约束壳体的中心空腔并压紧药柱，惯性质量块的圆盘通过紧固螺栓固定在约束壳体的顶部开口处；惯性质量块的中心通孔底部放置有黑火药粉末，黑火药粉末与药柱接触，惯性质量块的中心通孔上部安装有引线，引线的末端接触黑火药粉末；惯性质量块的圆盘上放置有引线压块，引线压块压住引线，引线的顶端穿出惯性质量块并从惯性质量块和引线压块的侧面缝隙中伸出，引线的顶端与外部控制系统的点火开关连接；引线压块的上表面为水平面。

所述的惯性质量块的水平面的表面粗糙度Ra大于6.3μm，惯性质量块的竖直端与约束壳体空腔相配合，确保紧密贴合无缝隙。

所述的惯性质量块的材料为钢。

所述的药柱与约束壳体空腔相配合，确保紧密贴合无缝隙。

所述的约束壳体的底部具有伸出的台阶，台阶用于搬运约束壳体。

所述的约束壳体的材料为钢，约束壳体的厚度根据需要可预先设置成系列数值。

本发明的单向柱壳约束反应烈度量化诊断装置的诊断方法包括以下步骤：