[发明专利]一种粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置及方法

权利要求书

1.一种粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，包括球形安装座(1)、多个金属膜片(2)、连在球形安装座(1)下端的连接杆(3)以及设在连接杆(3)下端的底座(4)；

所述球形安装座(1)表面设有多个柱形凹槽(11)，每个柱形凹槽(11)顶部边缘一周为环形托台(12)，柱形凹槽(11)底部连通有泄压孔(13)，所有柱形凹槽(11)的泄压孔(13)连通并与连接杆(3)的中心通道(31)连通；

所述金属膜片(2)为圆形并与柱形凹槽(11)一一对应，金属膜片(2)的直径等于环形托台(12)的外径以将金属膜片(2)对应安装在环形托台(12)上且柱形凹槽(11)所对金属膜片(12)区域为金属膜片(12)的工作区域。

2.如权利要求1所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述环形托台(12)外径等于柱形凹槽(11)直径的2倍；金属膜片(2)直径是金属膜片(2)的工作区域直径的2倍。

3.如权利要求1所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述柱形凹槽(11)有9个，并在球形安装座(1)上按照从上到下三层排布；

第一层包括一个柱形凹槽(11)且位于球形安装座(1)顶部，该柱形凹槽(11)的中轴线垂直于球形安装座(1)的赤道面；

第二层包括四个柱形凹槽(11)，四个柱形凹槽(11)的中轴线与球形安装座(1)赤道面夹角均为45°且四个柱形凹槽(11)周向均布；

第三层包括四个柱形凹槽(11)，四个柱形凹槽(11)的中轴线与球形安装座(1)赤道面夹角均为-45°且四个柱形凹槽(11)周向均布；第二层的四个柱形凹槽(11)与第三层的四个柱形凹槽(11)一一对称。

4.如权利要求3所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述第一层的柱形凹槽(11)底部的泄压孔(13)从上到下贯穿球形安装座(1)；

第二层和第三层的柱形凹槽(11)的泄压孔(13)沿其所在柱形凹槽(11)中轴线延伸至与第一层柱形凹槽(11)的泄压孔(13)连通。

5.如权利要求4所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述连接杆(3)的中心通道(31)与第一层柱形凹槽(11)的泄压孔(13)直线连通；且连接杆(3)的中心通道(31)直径与泄压孔(13)的直径相同。

6.如权利要求5所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述底座(4)包括底板(41)、垂直设在底板(41)上的管状的连接杆安装体(42)、连接在底板(41)和连接杆安装体(42)之间的加强腹板(43)以及设在底板(41)四角位置的钢钎固定通孔(44)。

7.如权利要求6所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述连接杆安装体(42)的内径略大于连接杆(3)的外径，在连接杆安装体(42)侧壁上部设有三个螺栓安装孔(45)；

所述加强腹板(43)为三角形薄板结构，沿连接杆安装体(42)外壁周向均布并焊接于底板(41)与连接杆安装体(42)外壁；

所述钢钎固定通孔(44)用以安装钢钎(46)，所述钢钎(46)为圆柱体结构且下端为锥形结构，钢钎(46)直径略小于钢钎固定通孔(44)的孔径。

8.如权利要求6所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置，其特征在于，所述金属膜片(2)的材质为软铝；连接杆(3)、底座(4)和钢钎(46)的材质为碳素钢。

9.一种粉末燃料爆轰区内压力均值测量方法，其特征在于，该方法采用权利要求1至8任一权利要求所述的粉末燃料爆轰区内压力均值测量装置进行测量，具体包括以下步骤：

步骤一：金属膜片安装

将高强度胶一一均匀涂抹于环形托台上，再将金属膜片安装于环形托台，在金属膜片四周轻压1分钟，排出多余胶，并用酒精棉球擦拭干净；

步骤二：底座放置与固定

将底座水平放置于待测位置地表，通过钢钎钉入安装孔内，用锤头紧固于地面，并利用水平尺调整底座水平，四周用粘土夯实；

步骤三：球形安装座固定

将安装好金属膜片的球形安装座通过安装螺栓对接于连接杆顶部螺栓安装孔，并用扳手作用于紧固螺母将其固定拧紧；再将连接杆安装于底座上，按照试验计划调整连接杆高度，通过螺栓安装孔上螺栓旋动将连接杆固定；

步骤四：金属膜片数据读取

爆轰波作用于金属膜片后，用深度尺测量膜片最大变形深度值h_i(i＝1～9),

步骤五：测点处爆轰波峰值压力载荷及平均峰值压力载荷计算

在激波管中标定了厚度为0.2mm工作直径为20mm的金属膜片的变形与反射压的关系为Δp_i＝0.306h_i+0.06973h_i²，式中，i为9个金属膜片编号，i＝1～9；从而将变形深度值h_i转换为压力载荷Δp_i(MPa)，根据峰值压力载荷Δp_i(i＝1～9)计算出测点位置所受到的平均峰值压力载荷。