阅读说明：本技术 一种火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置 (Testing device for dynamic process of converting combustion of explosives and powders into detonation ) 是由 秦钊 仪建华 王长健 赵凤起 许毅 孙志华 李海建 姜菡雨 郝宁 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：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发射药、推进剂和炸药能量释放过程的评价和分析的火炸药燃烧转爆轰动态过程的测试装置。该测试装置包括用于为火炸药燃烧转爆轰动态过程的测试提供连续单波长片光光源的光源模块、用于装填火炸药测试样品和放置点火药包并将点火药包的点火线引出的DDT管模块、用于记录DDT管模块中发生的火炸药燃烧转爆轰的动态过程的高速采集模块、点火电源模块,以及用于进行火炸药点火与数据采集的时序控制的数据存储与控制模块。与传统的碎片收集分析方法相比,该装置具备测量范围宽、功能多和安全性高等优点。(The invention belongs to the technical field of testing of explosive performance, and particularly relates to a testing device for a dynamic process of converting combustion of explosives and powders into detonation, which is suitable for evaluating and analyzing the processes of propellant powder, propellant and explosive energy release. The testing device comprises a light source module for providing a continuous single-wavelength sheet light source for testing a dynamic process of converting the burning of explosives and powders into the detonation, a DDT (distributed data transmission) tube module for loading testing samples of the explosives and powders, placing ignition powder bags and leading out ignition wires of the ignition powder bags, a high-speed acquisition module for recording the dynamic process of converting the burning of the explosives and powders into the detonation in the DDT tube module, an ignition power supply module and a data storage and control module for carrying out time sequence control on the ignition and data acquisition of the explosives and powders. Compared with the traditional fragment collection and analysis method, the device has the advantages of wide measurement range, multiple functions, high safety and the like.)

一种火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置

技术领域

本发明属于火***性能测试技术领域，具体涉及一种适用于发射药、推进剂和***能量释放过程的评价和分析的火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置。

背景技术

为了提高火***的能量水平，通常使用较高能量组分。但这些较高能量组分的使用给火***带来机械感度和冲击波感度升高、安全性降低的风险。火***的燃烧转爆轰性能是其安全性设计和评价的重要参数之一，对其配方设计、制造、运输、使用及贮存等具有重要的指导价值。火***由燃烧发展成爆轰是一个复杂的多种阶段的化学物理过程，在几十微秒的时间内反应速度前后可跨越多个量级，对于跨度如此之大的非定常过程的研究，无论是实验技术还是理论阐述都是一种挑战，特别是对整个过程变化中存在的若干临界转折点的精确测定，难度极大。

表征火***燃烧转爆轰过程的通用手段为燃烧转爆轰管，即DDT管，它是把火***装在一个密闭管子内研究其燃爆特性。“发射药燃烧转爆轰的试验研究[J].火***学报，35(4)：69-72.”公开了一种火药燃烧转爆轰的试验装置，通过在DDT管下方加装见证板，试验时将DDT管和见证板放入一个土坑，然后盖上土。试验后收集见证板和钢管脆片，以见证板和钢管的破坏程度作为燃烧转爆轰的判据。这种方法对燃烧撕裂或爆轰炸裂的DDT管的判断没有统一的标准，人为因素对结果的判定有较大的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置，以解决如何准确测试火***燃烧转爆轰过程的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置，该测试装置包括光源模块、DDT管模块、高速采集模块、点火电源模块和数据存储与控制模块；其中，光源模块用于为火***燃烧转爆轰动态过程的测试提供连续单波长片光光源；DDT管模块用于装填火***测试样品和放置点火药包，并将点火药包的点火线引出；高速采集模块用于记录DDT管模块中发生的火***燃烧转爆轰的动态过程；点火电源模块为直流点火电源，其输出电极通过点火线分别连接至点火药包的两个接线端；数据存储与控制模块用于进行火***点火与数据采集的时序控制。

进一步地，光源模块包括激光器、三脚架和片光系统；其中，激光器固定在三角架上，激光器的出射光通过片光系统形成连续单波长片光光源。

进一步地，激光器的波长为532nm，出光模式连续，出光功率连续可调且最大出光功率为20W，片光展开角度为15°；三脚架距DDT模块中的DDT管的位置约为5m，激光器固定在三角架上；调整三脚架的高度、角度以及激光器的位置，使激光正好照在DDT管上。

进一步地，DDT管模块包括后堵头、DDT管和前堵头，后堵头与DDT管通过焊接方式连接，前堵头与DDT管通过螺纹连接，前堵头上开设有用于穿引点火包用点火电线的通孔。

进一步地，DDT管材质为45号钢，长度为0.9m，壁厚9mm；后堵头为φ100mm×10mm的不锈钢圆盘；前堵头为M40×1.5mm的螺栓，螺栓中间轴向开直径2mm的通孔，用于穿引点火包用点火电线；前堵头侧开宽9mm深5mm的槽用于安装4个对称的M8×1.5mm的紧固螺栓，使前堵头固定于DDT管头部。

进一步地，高速采集模块包括窄带滤光系统、镜头和高速相机；镜头安装在高速相机上，窄带滤光系统安装在镜头前端。

进一步地，窄带滤光系统的中心波长为532nm。

进一步地，高速相机的拍照速率为100000fps，曝光时间为10us，拍照时间为10s。

(三)有益效果

本发明提出的火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置，包括用于为火***燃烧转爆轰动态过程的测试提供连续单波长片光光源的光源模块、用于装填火***测试样品和放置点火药包并将点火药包的点火线引出的DDT管模块、用于记录DDT管模块中发生的火***燃烧转爆轰的动态过程的高速采集模块、点火电源模块，以及用于进行火***点火与数据采集的时序控制的数据存储与控制模块。

与传统的碎片收集分析方法相比，该装置具备测量范围宽、功能多和安全性高等优点。

本发明的有益效果具体包括：

1、采用单色性较好的激光作为光源进行补光，利用窄带滤光系统过滤掉火***燃烧/***释能过程中发出的除激光波长段外的所有光线，借助高速相机记录下火***在DDT管中燃烧转爆轰过程中DDT管的膨胀、撕裂和炸裂的动态过程，从而获得火***燃烧转爆轰的整个动态过程，该装置具有测量范围宽的优点。

2、该装置无需在DDT管下方安装见证板，亦无需在DDT管内装入火***后近距离进行填土作业，节省了试验所需要的时间，同时也提高了试验的安全性。

3、该装置通过数据存储与控制模块控制点火和数据采集的时序，后期可根据记录的动态过程计算燃烧波和爆轰波的传播速度，具有功能多的特点。

附图说明

图1为本发明实施例火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本实施例提出一种火***燃烧转爆轰动态过程的测试装置，其结构如图1所示。该测试装置包括光源模块1、DDT管模块2、高速采集模块3、点火电源模块4和数据存储与控制模块5。

其中，光源模块1由电源、激光器、三脚架和片光系统组成，主要作用是为火***燃烧转爆轰动态过程的测试提供连续单波长片光光源。在本实施例中，激光器的波长为532nm，出光模式连续，出光功率连续可调且最大出光功率为20W，片光展开角度为15°。三脚架距DDT管的位置约为5m，激光器固定在三角架上；调整三脚架的高度、角度以及激光器的位置，使激光正好照在DDT管上。

DDT管模块2由后堵头、DDT管和前堵头组成，后堵头与DDT管通过焊接的方式连接，前堵头与DDT管通过螺纹连接。在本实施例中，DDT管材质为45号钢，长度为0.9m，壁厚9mm，后堵头为φ100mm×10mm的不锈钢圆盘，火***样品装填于DDT管内，点火药包紧贴火***样品并置于点火端前堵头一侧，点火端前堵头为M40×1.5mm的螺栓，螺栓中间轴向开直径2mm的通孔，用于穿引点火包用点火电线；前堵头侧开宽9mm深5mm的槽用于安装4个对称的M8×1.5mm的紧固螺栓，使其固定于DDT管头部。

高速采集模块3由窄带滤光系统、镜头和高速相机组成，主要作用是记录火***燃烧转爆轰的动态过程。窄带滤光系统仅允许波长为光源模块中激光光源波段的光透过。在本实施例中，高速采集模块3使用的窄带滤光系统的中心波长为532nm，高速相机型号为Photron FASTCAM SA1.1。

点火电源模块4为直流点火电源，其输出电极通过点火线分别连接至点火药包的两个接线端。

数据存储与控制模块5由计算机和程序控制软件组成，程序控制软件可以实现火***点火与数据采集的时序控制。在本实施例中，设置高速相机的拍照速率为100000fps，曝光时间为10us，拍照时间为10s，设置点火药包点火和高速相机数据采集同步启动。

该测试装置的使用方法，包括如下步骤：

第一步：将称量好的火***测试样品和点火药包装入DDT管内，将前堵头安装到DDT管上，然后将点火药包通过点火线接到点火电源模块的接线柱上。

第二步：打开光源模块，调整片光系统的位置和角度，确保待拍摄的DDT管被完全照亮。

第三步：选择合适的镜头安装在高速相机上，打开高速相机，调整选择合适的拍照分辨率、速率、曝光时间、采集时间并对焦至DDT管外壁。

第四步：将窄带滤光系统安装在镜头前端。

第五步：调整设置点火和数据采集的时序。

第六步：通过数据存储与控制模块中的程序控制软件，控制点火和数据采集。

第七步：在计算机上查看分析火***燃烧转爆轰的动态过程。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。