專利名稱:液體推進劑高壓線燃速測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體推進劑燃速測量技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種液體推進劑高壓線燃速測
量裝置。
背景技術(shù)：
為適應(yīng)太空探測和高技術(shù)戰(zhàn)爭的需要，世界各國都在競相研究新型火箭推進技術(shù)和新概念火炮發(fā)射技術(shù)，其中液體推進劑是采用的能源之一。為了有效控制液體推進系統(tǒng)的內(nèi)彈道性能，必須了解液體推進劑在高壓下的燃燒特性，屬于軍民兩用技術(shù)。Chang等人在Journal of Propulsion and Power, 17 (4):800, 2001中使用矩形線狀燃燒器，利用陰影照相法，來測定液體推進劑在I 207MPa下的線燃速，其高壓環(huán)境是由逐級增壓的氮氣源提供的。Mcbratney等人在ARL-TR-442，1994中采用了一種高壓開窗燃燒器，通過高速攝影技術(shù)來測量10 300MPa下液體推進劑的線燃速，同樣也是用逐級加壓氮氣源來產(chǎn)生高壓環(huán)境。但是，這種采用增壓氮氣源來獲得高壓環(huán)境的方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。有人提出用包覆火藥產(chǎn)生高壓環(huán)境，用離子探針測速技術(shù)測量0ΤΤ0-ΙΙ的線燃速，但是在當(dāng)時的研究階段未提出一些關(guān)鍵部件的設(shè)計，如壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)、離子探針傳感器和泄壓堵頭等技術(shù)的設(shè)計，對于裝置工作的穩(wěn)定性與可靠性工作還待進一步研究和設(shè)計(余永剛等:燃燒科學(xué)與技術(shù)，10 (I) =88-91,2004) 0

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液體推進劑高壓線燃速測量裝置，能夠在滿足經(jīng)濟性的前提下形成高壓環(huán)境，準(zhǔn)確地測量液體推進劑在近似恒定高壓下的線燃速。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種液體推進劑高壓線燃速測量裝置，由高壓環(huán)境產(chǎn)生室、液體推進劑線狀燃燒器以及相關(guān)附件組成，該相關(guān)附件包括點火螺堵、壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)、離子探針傳感器、泄壓堵頭，其中高壓環(huán)境產(chǎn)生室的一端與線狀燃燒器一端相通，另一端通過螺紋與點火螺堵連接，壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)通過螺紋連接到線狀燃燒器的一端，并將高壓環(huán)境產(chǎn)生室與線狀燃燒器分隔，泄壓堵頭采用螺紋與線狀燃燒器的另一端連接，離子探針傳感器通過螺紋安裝在線狀燃燒器側(cè)壁上；高壓環(huán)境產(chǎn)生室里面裝有硝化棉點火藥包、固體火藥和包覆火藥柱，高壓環(huán)境產(chǎn)生室壓力大小由第一壓電傳感器實時測量，線狀燃燒器里面裝滿單元液體推進劑，其壓力由第二壓電傳感器測量。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點:(1)由高壓環(huán)境產(chǎn)生室和液體推進劑線狀燃燒器兩部分組成，兩部分之間是一個壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)，它一方面可以把高壓室壓力傳給線狀燃燒器中的液體推進劑，另一方面還可起到點火延遲作用。高壓產(chǎn)生室內(nèi)高壓環(huán)境是通過固體火藥燃燒產(chǎn)生的，近似恒壓環(huán)境是通過包覆火藥柱燃燒進行熱散失壓降補償來實現(xiàn)的，與國外同類裝置中的氮氣壓力源相比，結(jié)構(gòu)簡單，成本更低。(2)采用高壓離子探針傳感器測定液體推進劑火焰面的傳播速度，易于實現(xiàn)液體推進劑高壓線燃速的測量。[0006]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明提出的液體推進劑高壓線燃速測量裝置示意圖。圖1中1-點火螺堵；2-點火藥包；3-固體火藥與包覆火藥柱；4_壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)；5_離子探針傳感器；6_泄壓堵頭；7、8_測壓孔。
圖2是錐形包覆火藥柱形狀示意圖。
圖3是點火螺堵內(nèi)部構(gòu)造示意圖。圖3中1-1、1-2-電極；1_3_螺帽；1_4_尼龍墊片；1-5-點火螺堵本體；1-6_尼龍?zhí)祝?-7-金屬塊；1-8_尼龍墊片；1-9_壓螺；1_10、1-11-電極。
圖4是壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造示意圖。圖4(a)中4-1-頂塞；4_2_十字槽圓柱；4-3_可燃介質(zhì)；4-4_機構(gòu)本體，圖4(b)為十字槽圓柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是離子探針傳感器與燃燒器的連接示意圖。圖5中5-1-燃燒器壁面；5-2-離子探針；5-3_紫銅墊片；5-4_套筒；5-5_螺套；5-6_頂塞。
圖6是泄壓堵頭內(nèi)部構(gòu)造示意圖。圖6中6-1-頂塞；6-2_泄壓堵頭本體；6_3_鋼珠。
具體實施方式
結(jié)合圖1，本發(fā)明液體推進劑高壓線燃速測量裝置，由高壓環(huán)境產(chǎn)生室、液體推進劑線狀燃燒器以及相關(guān)附件組成，利用固體火藥燃燒產(chǎn)生高壓環(huán)境，再利用包覆火藥柱燃燒進行熱散失壓降補償，以維持容器內(nèi)近似恒壓環(huán)境，該相關(guān)附件包括點火螺堵1、壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)4、離子探針傳感器5、泄壓堵頭6，其中高壓環(huán)境產(chǎn)生室的一端與線狀燃燒器一端相通，另一端通過螺紋與點火螺堵I連接，壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)4通過螺紋連接到線狀燃燒器的一端，并將高壓環(huán)境產(chǎn)生室與線狀燃燒器分隔，泄壓堵頭6采用螺紋與線狀燃燒器的另一端連接，離子探針傳感器5通過螺紋安裝在線狀燃燒器側(cè)壁上(離子探針傳感器5的個數(shù)根據(jù)需要選取，可以為2個以上)；高壓環(huán)境產(chǎn)生室里面裝有硝化棉點火藥包2、固體火藥和包覆火藥柱3，高壓環(huán)境產(chǎn)生室壓力大小由第一壓電傳感器8實時測量，線狀燃燒器里面裝滿單元液體推進劑，其壓力由第二壓電傳感器7測量。
本發(fā)明液體推進劑高壓線燃速測量裝置的工作過程是:先由硝化棉點火藥包2點燃固體火藥和包覆火藥柱，高壓產(chǎn)生室內(nèi)壓力迅速上升，并及時通過壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)4傳到線狀燃燒器中的液體推進劑，經(jīng)過一定的延遲時間后，液體推進劑燃燒起來。由于壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)4打開前兩部分壓力基本相同，所以延遲機構(gòu)打開后，線狀燃燒器中的液體推進劑不會飛濺，這樣燃燒面逐層向下傳播，一旦火焰?zhèn)鞯诫x子探針傳感器5處，即產(chǎn)生一個導(dǎo)通信號，由測時儀測出任兩個導(dǎo)通信號的時間，進而算出液體推進劑的線燃速。
本發(fā)明中高壓產(chǎn)生室內(nèi)壓力環(huán)境的形成是這樣實現(xiàn)的:高壓產(chǎn)生室里面裝有3種火藥，即點火藥、主燃火藥和包覆火藥柱。高壓產(chǎn)生室的最大壓力由主燃火藥的裝藥量決定。
由密閉爆發(fā)器定容狀態(tài)方程，得
權(quán)利要求
1.一種液體推進劑高壓線燃速測量裝置，其特征在于由高壓環(huán)境產(chǎn)生室、液體推進劑線狀燃燒器以及相關(guān)附件組成，該相關(guān)附件包括點火螺堵(I)、壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)(4)、離子探針傳感器(5)、泄壓堵頭￠)，其中高壓環(huán)境產(chǎn)生室的一端與線狀燃燒器一端相通，另一端通過螺紋與點火螺堵(I)連接，壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)(4)通過螺紋連接到線狀燃燒器的一端，并將高壓環(huán)境產(chǎn)生室與線狀燃燒器分隔，泄壓堵頭(6)采用螺紋與線狀燃燒器的另一端連接，離子探針傳感器(5)通過螺紋安裝在線狀燃燒器側(cè)壁上；高壓環(huán)境產(chǎn)生室里面裝有硝化棉點火藥包(2)、固體火藥和包覆火藥柱(3)，高壓環(huán)境產(chǎn)生室壓力大小由第一壓電傳感器(8)實時測量，線狀燃燒器里面裝滿單元液體推進劑，其壓力由第二壓電傳感器(7)測量； 其中壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)⑷包括頂塞(4-1)、十字槽圓柱(4-2)、可燃介質(zhì)(4-3)、機構(gòu)本體(4-4)，該機構(gòu)本體(4-4)的一端腔體內(nèi)設(shè)置頂塞(4-1)，可燃介質(zhì)(4_3)放置在機構(gòu)本體(4-4)的另一端腔體內(nèi)，頂塞(4-1)和可燃介質(zhì)(4-3)之間通過設(shè)置在機構(gòu)本體(4-4)中的十字槽圓柱(4-2)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的液體推進劑高壓線燃速測量裝置，其特征在于點火螺堵(I)包括第一、二、三、四電極(1-1、1-2、1-10、1-11)，螺帽(1-3)，第一、二尼龍墊片(1-4、1-8)，點火螺堵本體(1-5)，尼龍?zhí)?1-6)，金屬塊(1-7)，壓螺(1-9)，第一、三電極(1-1、1-10)的一端都攻有一段螺紋，通過螺紋與點火螺堵本體(1-5)連接起來；金屬塊(1-7)設(shè)置在點火螺堵本體(1-5)內(nèi)，第二電極(1-2)的一端通過螺紋連接到金屬塊(1-7)上，并由螺帽(1-3)固定在點火螺堵本體(1-5)上，在螺帽(1-3)和點火螺堵本體(1-5)之間通過第一尼龍墊片(1-4)絕緣，第四電極(1-11)的一端通過螺紋旋入金屬塊(1-7)中，金屬塊(1-7)外面用尼龍?zhí)?1-6)套住，使其與點火螺堵本體(1-5)隔離，保持絕緣，用壓螺(1-9)壓住第二尼龍墊片(1-8)使其與金屬塊(1-7)絕緣，該壓螺(1-9)與點火螺堵本體(1-5)通過螺紋連接，第一、三電極(1-1、1-10)之間導(dǎo)通，第二、四電極(1-2、1-11)之間導(dǎo)通，第一、三電極(1-1、1-10)分別與第 二、四電極(1-2、1-11)之間絕緣，第一、二電極(1-1、1_2)的外端接外部電源，第三、四電極(1-10、1-11)的外端接硝化棉點火藥包(2)，這樣當(dāng)外部電源接通時，就實現(xiàn)對硝化棉點火藥包(2)的點火。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的液體推進劑高壓線燃速測量裝置，其特征在于將離子探針(5-2)的兩根絕緣金屬絲絞緊，從套筒(5-4)穿過，用環(huán)氧膠密封后固化，再把套筒(5-4)裝入螺塞(5-5)中，離子探針(5-2)與螺塞(5-5)出口間隙用高溫膠密封，并把頂塞(5-6)旋入螺塞(5-5)中，壓緊套筒(5-4)，然后把紫銅墊片(5-3)裝入燃燒器壁內(nèi)，最后把螺塞(5-5)旋入燃燒器壁內(nèi)的螺紋孔內(nèi)，壓緊紫銅墊片(5-3)，從而構(gòu)成離子探針傳感器(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的液體推進劑高壓線燃速測量裝置，其特征在于泄壓堵頭(6)包括頂塞(6-1)、泄壓堵頭本體(6-2)、鋼珠(6-3)，鋼珠(6-3)放置在泄壓堵頭本體(6_2)內(nèi)，頂塞(6-1)內(nèi)部設(shè)置“L”型氣流通道，頂塞(6-1)旋入泄壓堵頭本體(6-2)中，壓緊鋼珠(6-3)，使鋼珠￠-3)的球面與泄壓堵頭本體￠-2)內(nèi)部錐孔的錐面貼合，形成線密封，堵住線狀燃燒器出口，起到密封作用；實驗后，旋松頂塞(6-1)，使得鋼珠(6-3)的球面與本體(6-2)內(nèi)部錐孔的錐面分離，線狀燃燒器中的氣體通過鋼珠(6-3)的球面與錐面之間的間隙流出，再經(jīng)過頂塞(6-1)內(nèi)部的“L”型氣流通道，流到線狀燃燒器外，實現(xiàn)了泄壓過程。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種液體推進劑高壓線燃速測量裝置，由高壓環(huán)境產(chǎn)生室、液體推進劑線狀燃燒器，高壓環(huán)境產(chǎn)生室的一端與線狀燃燒器一端相通，另一端通過螺紋與點火螺堵連接，壓力傳遞與點火延遲機構(gòu)通過螺紋連接到線狀燃燒器的一端，并將高壓環(huán)境產(chǎn)生室與線狀燃燒器分隔，泄壓堵頭采用螺紋與線狀燃燒器的另一端連接，離子探針傳感器通過螺紋安裝在線狀燃燒器側(cè)壁上；高壓環(huán)境產(chǎn)生室里面裝有硝化棉點火藥包、固體火藥和包覆火藥柱，高壓環(huán)境產(chǎn)生室壓力大小由第一壓電傳感器實時測量，線狀燃燒器里面裝滿單元液體推進劑，其壓力由第二壓電傳感器測量。本發(fā)明采用高壓離子探針傳感器測定液體推進劑火焰面的傳播速度，易于實現(xiàn)液體推進劑高壓線燃速的測量。
文檔編號F42B15/00GKCN101975125SQ201010503070
公開日2013年6月5日 申請日期2010年10月9日
發(fā)明者余永剛, 周彥煌, 陸欣, 劉東堯, 潘玉竹, 劉殿金, 張領(lǐng)科 申請人:南京理工大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),