一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法技术

本发明专利技术公开一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法，属于推进剂测试领域。本发明专利技术包括高压燃烧室本体、药条托盘转动模块、燃烧室充排气模块、测控数据采集模块。本发明专利技术通过转盘转动实现推进剂药条的位置转换和控制测试电路的闭合，无需更换推进剂药条和拆卸装置，实现一次加压下推进剂多根药柱测量，此外，通过推进剂托盘及靶线架一体化设计实现药条与靶线在可视化高压燃速仪外部模块化安装，实现电路导通无需在燃速仪有限空间内线路安装，简化试验流程，提高试验效率和可操作性，方便一次加压下对多根药推进剂柱的测量。本发明专利技术还能够满足动态调压、可视化实时测量的要求。本发明专利技术具有效率高、可靠性高、成本低、可操作性强等优点。

A visualized high pressure burning rate instrument and method for multiple solid propellant strips

【技术实现步骤摘要】
一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法
本专利技术涉及一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法，属于推进剂测试领域。
技术介绍
推进剂的燃速是指单位时间内推进剂沿推进剂表面法向推移的距离。推进剂燃速快慢反应了推进剂能量释放速率，燃烧室内压强，温度，通气面积等参数的变化都会引起燃速的变化。燃速压强敏感系数、燃速温度敏感系数等衡量推进剂燃烧性能的参数都需要对燃速测定后才能得到。燃速变化影响发动机的工作品质，会影响发动机的内弹道性能，火箭的飞行稳定性。靶线法是在四周包覆的推进剂中插入等距L靶线，靶线烧断时会给数据采集系统一个脉冲信号，时间间隔为Δt,为推进剂的燃速。目前固体推进剂燃速测量一次只能测量一根药柱，装卸复杂。特别是在压强在20MPa的高压环境下，卸压一次需要等待时间长，卸载后重新安装药条布置靶线又需要一定等待时间，如此以来在多组实验过程中过程繁琐复杂，时间耗费长效率低，同时造成了气瓶气体的浪费，增加了时间成本和经济成本。为了解决目前高压燃速测量中问题本专利技术能够实现一次加压多组测量节约了等待时间。
技术实现思路
本专利技术公开一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法要解决的技术问题是：通过转盘转动实现推进剂药条的位置转换和控制测试电路的闭合，无需更换推进剂药条和拆卸装置，实现一次加压下推进剂多根药柱测量，此外，通过推进剂托盘及靶线架一体化设计实现药条与靶线在可视化高压燃速仪外部模块化安装，即实现电路导通无需在燃速仪有限空间内进行线路安装，简化试验流程，提高试验效率和可操作性，进一步方便一次加压下对多根药推进剂柱的测量，本专利技术还能够满足动态调压、可视化实时测量的要求。本专利技术具有效率高、可靠性高、成本低、可操作性强等优点。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术公开一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法，包括高压燃烧室本体、药条托盘转动模块、燃烧室充排气模块、测控数据采集模块。所述高压燃烧室本体包括燃烧器、可视化视窗、转动处动密封、上端盖、侧端盖、密封圈。所述高压燃烧室本体上加工有用于药条托盘转动模块的限位机构定位的限位孔。所述药条托盘转动模块包括药条托盘单元、转盘、转动主轴、限位机构。所述单个药条托盘单元用于装载单个推进剂药条，安装固定靶线、弹簧接触头、隔离片。所述转盘用于装载固定药条托盘单元，所述转盘用于装载固定药条托盘单元的固定装置数量与药条托盘单元数量相同。所述转动主轴端部设有转动把手。通过转动把手带动转动主轴转动，转动主轴带动转盘转动，通过转盘带动药条托盘单元转动至所需试验位置，实现药条托盘单元试验位置的转换，即实现推进剂药条的试验位置的转换，通过限位机构插入高压燃烧室本体的限位孔实现对药条托盘转动模块的限位。作为优选，所述转盘用于装载固定药条托盘单元，装载固定方式为通过在转盘和药条托盘本体上分别加工有用于固定配合的凸台或凹槽，此外，通过弹簧接触头插入转盘内用于与弹簧接触头配合的凹槽，进一步固定转盘和药条托盘单元。作为优选，所述单个药条托盘单元包括药条托盘本体、隔离片、弹簧接触头、隔离片固定槽、定位螺柱、靶线架、靶线定位螺栓、点火线定位孔、推进剂药条、靶线架螺纹孔、靶线。所述隔离片用于避免试验中推进剂药条燃烧时火焰乱窜引燃其他推进剂。推进剂药条固定在药条托盘本体上，定位螺柱用于进一步固定推进剂药条；靶线架位于推进剂药条外侧且固定在药条托盘本体上，靶线架通过靶线定位螺栓固定靶线，弹簧接触头与靶线实现电路连接；点火线定位孔用于固定点火线；隔离片插入隔离片固定槽实现对相邻推进剂药条的隔离。作为优选，通过推进剂托盘及靶线架一体化装配实现药条与靶线在可视化高压燃速仪外部模块化装配，即实现电路导通无需在燃速仪有限空间内进行线路安装，简化试验流程，提高试验效率和可操作性，进一步方便一次加压下对多根药推进剂药条的燃速测量，具体实现方法如下：所述靶线架底端加工有螺纹与位于药条托盘本体的靶线架螺纹孔配合将靶线架固定在推进剂药条两侧，再通过靶线定位螺栓固定靶线，实现靶线架与药条托盘的整体化模块化装配。推进剂药条放于药条托盘本体中部，用定位螺栓固定推进剂药条。便于在燃烧器外实现靶线和推进剂药条的安装，进而避免在燃烧器有限空间内安装靶线。作为优选，所述转动处密封包括轴承、矩形密封圈、V形自紧密封圈、法兰盘、螺栓。由于矩形密封圈截面有较大的接触面积，同时能够承受较高的压强，在相同压力下相对小面积形变较小。作为内侧密封在外侧轴承保证转动主轴能够正常的转动，使用垫圈起缓冲作用，保护轴承。V形的自紧垫圈能够利用重力的作用压紧。有小梯台的法兰盘采用螺柱拴紧压住V形自紧密封圈，保证转动处密封的气密性。作为优选，所述可视化视窗包括端盖、玻璃。作为优选，所述燃烧室充排气模块包括缓冲气罐、高压氮气瓶、电动阀门充排气管道、排气阀门、减压阀、进气阀门。所述电动阀门用于动态调节燃烧室压强维持压强稳定，当压力高于预定值时电动阀门开启排气减压。作为优选，所述测控数据采集模块包括数据采集和显示记录仪、高频动态压力传感器、点火电源、穿墙接头、接触单元。作为优选，所述数据采集和显示记录仪用于采集靶线电压记录并显示数据，所述点火源用于点火引燃推进剂，所述穿墙接头实现密封条件下燃烧室内外电路连通。所述接触单元包括刚性接触柱、接触头、接触片和与燃烧室固连的接触柱，接触头和接触片组成接触器。所述接触单元用于实现如下功能：所述接触单元用于实现如下功能：当前测试位置时接触头压紧接触片电路连通，试验结束转动主轴接触头和接触片分离电路断开，继续转动转动主轴，当待测药条进入推进剂药条变换位置的试验区后接触头与接触片再次接触，电路接通，实现推进剂药条位置转换过程中电路的闭合控制。接触柱上端含有弹簧接触头与药条托盘转动模块上的孔相配合实现接触柱与转盘间电路的连通，即通过接触单元与药条托盘转动模块配合实现推进剂药条位置转换时测试电路的导通、闭合。作为优选，在接触单元中，所述刚性接触柱包括：柱体、弹簧触头、定位螺栓。所述接触头包括：阻断头、滑块、滑道、弹簧、导线。所述接触片包括：弧形接触片。接触头由一个圆筒型的壳体和放置于壳体内部的滑块组成，所述滑块前部为弧面下部为圆柱体。滑块通过下部圆柱体能在圆筒体内滑动，滑块与筒体底部通过弹簧连接，弹簧的弹性系数不易太大，弹簧的强度满足承压要求。滑块用导线与筒体连接，导线与接触柱底部的弹簧触头相连，留在筒体内部导线的长度留有足够的余量，所述足够的余量用于防止滑块移动扯断导线。筒体上部外圈设置用于防止滑块飞出的阻断圈。接触片用螺钉固连在燃烧室本体上的接触柱体上，接触片表面形成凹槽，平坦处与接触头的前端留有的空隙，所述空隙用于保证接触头与接触片稳固连接。接触头所在的刚性接触器柱是与转盘用螺纹连接固连。刚性接触柱的刚性需保证在受压时侧向形变小不足以产生使接触头和接触片错位的缝隙。本专利技术公开的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪及方法，包括如下步骤：...

【技术保护点】
1.一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：包括高压燃烧室本体(1)、药条托盘转动模块(2)、燃烧室充排气模块(3)、测控数据采集模块(4)；/n所述高压燃烧室本体(1)包括燃烧器(1.1)、可视化视窗(1.2)、转动处动密封(1.3)、上端盖(1.4)、侧端盖(1.5)、密封圈(1.6)；所述高压燃烧室本体(1)上加工有用于药条托盘转动模块(2)的限位机构定位的限位孔；/n所述药条托盘转动模块(2)包括药条托盘单元(2.1)、转盘(2.2)、转动主轴(2.3)、限位机构(2.4)；所述单个药条托盘单元(2.1)用于装载单个推进剂药条，安装固定靶线、弹簧接触头(2.1.3)、隔离片(2.1.2)；/n所述转盘(2.2)用于装载固定药条托盘单元(2.1)，所述转盘(2.2)用于装载固定药条托盘单元(2.1)的固定装置数量与药条托盘单元(2.1)数量相同；/n所述转动主轴(2.3)端部设有转动把手；/n通过转动把手带动转动主轴(2.3)转动，转动主轴(2.3)带动转盘(2.2)转动，通过转盘(2.2)带动药条托盘单元(2.1)转动至所需试验位置，实现药条托盘单元(2.1)试验位置的转换，即实现推进剂药条的试验位置的转换，通过限位机构(2.4)插入高压燃烧室本体(1)的限位孔实现对药条托盘转动模块(2)的限位；/n所述接触单元(4.5)包括刚性接触柱(4.5.1)、接触头(4.5.2)、接触片(4.5.3)和与燃烧室固连的接触柱(4.5.4)，接触头(4.5.2)和接触片(4.5.3)组成接触器；/n所述接触单元(4.5)用于实现如下功能：所述接触单元(4.5)用于实现如下功能：当前测试位置时接触头(4.5.2)压紧接触片(4.5.3)电路连通，试验结束转动主轴接触头和接触片分离电路断开，继续转动转动主轴(2.2)，当待测药条进入推进剂药条变换位置的试验区后接触头与接触片再次接触，电路接通，实现推进剂药条位置转换过程中电路的闭合控制；接触柱(4.4.1)上端含有弹簧接触头与药条托盘转动模块(2)上的孔相配合实现接触柱与转盘间电路的连通，即通过接触单元(4.5)与药条托盘转动模块(2)配合实现推进剂药条位置转换时测试电路的导通、闭合。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：包括高压燃烧室本体(1)、药条托盘转动模块(2)、燃烧室充排气模块(3)、测控数据采集模块(4)；
所述高压燃烧室本体(1)包括燃烧器(1.1)、可视化视窗(1.2)、转动处动密封(1.3)、上端盖(1.4)、侧端盖(1.5)、密封圈(1.6)；所述高压燃烧室本体(1)上加工有用于药条托盘转动模块(2)的限位机构定位的限位孔；
所述药条托盘转动模块(2)包括药条托盘单元(2.1)、转盘(2.2)、转动主轴(2.3)、限位机构(2.4)；所述单个药条托盘单元(2.1)用于装载单个推进剂药条，安装固定靶线、弹簧接触头(2.1.3)、隔离片(2.1.2)；
所述转盘(2.2)用于装载固定药条托盘单元(2.1)，所述转盘(2.2)用于装载固定药条托盘单元(2.1)的固定装置数量与药条托盘单元(2.1)数量相同；
所述转动主轴(2.3)端部设有转动把手；
通过转动把手带动转动主轴(2.3)转动，转动主轴(2.3)带动转盘(2.2)转动，通过转盘(2.2)带动药条托盘单元(2.1)转动至所需试验位置，实现药条托盘单元(2.1)试验位置的转换，即实现推进剂药条的试验位置的转换，通过限位机构(2.4)插入高压燃烧室本体(1)的限位孔实现对药条托盘转动模块(2)的限位；
所述接触单元(4.5)包括刚性接触柱(4.5.1)、接触头(4.5.2)、接触片(4.5.3)和与燃烧室固连的接触柱(4.5.4)，接触头(4.5.2)和接触片(4.5.3)组成接触器；
所述接触单元(4.5)用于实现如下功能：所述接触单元(4.5)用于实现如下功能：当前测试位置时接触头(4.5.2)压紧接触片(4.5.3)电路连通，试验结束转动主轴接触头和接触片分离电路断开，继续转动转动主轴(2.2)，当待测药条进入推进剂药条变换位置的试验区后接触头与接触片再次接触，电路接通，实现推进剂药条位置转换过程中电路的闭合控制；接触柱(4.4.1)上端含有弹簧接触头与药条托盘转动模块(2)上的孔相配合实现接触柱与转盘间电路的连通，即通过接触单元(4.5)与药条托盘转动模块(2)配合实现推进剂药条位置转换时测试电路的导通、闭合。


2.如权利要求1所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：所述转盘(2.2)用于装载固定药条托盘单元(2.1)，装载固定方式为通过在转盘(2.2)和药条托盘本体(2.1.1)上分别加工有用于固定配合的凸台或凹槽，此外，通过弹簧接触头(2.1.3)插入转盘(2.2)内用于与弹簧接触头(2.1.3)配合的凹槽，进一步固定转盘(2.2)和药条托盘单元(2.1)。


3.如权利要求2所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：所述单个药条托盘单元(2.1)包括药条托盘本体(2.1.1)、隔离片(2.1.2)、弹簧接触头(2.1.3)、隔离片固定槽(2.1.4)、定位螺柱(2.1.5)、靶线架(2.1.6)、靶线定位螺栓(2.1.7)、点火线定位孔(2.1.8)、推进剂药条(2.1.9)、靶线架螺纹孔(2.1.10)、靶线(2.1.11)；所述隔离片(2.1.2)用于避免试验中推进剂药条燃烧时火焰乱窜引燃其他推进剂；推进剂药条(2.1.1)固定在药条托盘本体(2.1.1)上，定位螺柱(2.1.5)用于进一步固定推进剂药条(2.1.1)；靶线架(2.1.6)位于推进剂药条(2.1.1)外侧且固定在药条托盘本体(2.1.1)上，靶线架(2.1.6)通过靶线定位螺栓(2.1.7)固定靶线(2.1.11)，弹簧接触头(2.1.3)与靶线(2.1.11)实现电路连接；点火线定位孔(2.1.8)用于固定点火线；隔离片(2.1.2)插入隔离片固定槽(2.1.4)实现对相邻推进剂药条(2.1.1)的隔离。


4.如权利要求3所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：通过推进剂托盘及靶线架一体化装配实现药条与靶线在可视化高压燃速仪外部模块化装配，即实现电路导通无需在燃速仪有限空间内进行线路安装，简化试验流程，提高试验效率和可操作性，进一步方便一次加压下对多根药推进剂药条的燃速测量，具体实现方法如下：所述靶线架(2.1.6)底端加工有螺纹与位于药条托盘本体(2.1.1)的靶线架螺纹孔配合将靶线架固定在推进剂药条两侧，再通过靶线定位螺栓固定靶线，实现靶线架与药条托盘的整体化模块化装配；推进剂药条放于药条托盘本体(2.1.1)中部，用定位螺栓固定推进剂药条；便于在燃烧器外实现靶线和推进剂药条的安装，进而避免在燃烧器有限空间内安装靶线。


5.如权利要求4所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：所述转动处密封(1.3)包括轴承(1.3.1)、矩形密封圈(1.3.2)、V形自紧密封圈(1.3.3)、法兰盘(1.3.4)、螺栓(1.3.5)；由于矩形密封圈(1.3.2)截面有较大的接触面积，同时能够承受较高的压强，在相同压力下相对小面积形变较小；作为内侧密封在外侧轴承(1.3.1)保证转动主轴(2.3)能够正常的转动，使用垫圈起缓冲作用，保护轴承；V形的自紧垫圈(1.3.3)能够利用重力的作用压紧；有小梯台的法兰盘采用螺柱拴紧压住V形自紧密封圈(1.3.3)，保证转动处密封(1.3)的气密性。


6.如权利要求5所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：所述可视化视窗包括端盖(1.2.1)、玻璃(1.2.2)；
所述燃烧室充排气模块(3)包括缓冲气罐(3.1)、高压氮气瓶(3.2)、电动阀门(3.3)充排气管道、排气阀门(3.4)、减压阀(3.5)、进气阀门(3.6)；所述电动阀门(3.3)用于动态调节燃烧室压强维持压强稳定，当压力高于预定值时电动阀门(3.3)开启排气减压。


7.如权利要求6所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：所述测控数据采集模块(4)包括数据采集和显示记录仪(4.1)、高频动态压力传感器(4.2)、点火电源(4.3)、穿墙接头(4.4)、接触单元(4.5)。


8.如权利要求7所述的一种用于多根固体推进剂药条的可视化高压燃速仪，其特征在于：所述数据采集和显示记录仪(4.1)用于采集靶线电压记录并显示数据，所述点火源(4.3)用于点火引燃推进剂，所述穿墙接头(4.5)实现密封条件下燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军伟，曾佳进，李猛，汪琪，周心远，李春杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11