本发明专利技术公开了一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，绝热层粘接在弹簧腔的第四空腔圆柱体内部，绝热层将等压液体与弹簧腔隔开，绝热层阻隔等压液体与下端盖之间的热传递；弹簧腔的第四空腔圆柱体的材料为弹簧钢60Si2Mn，弹簧腔的第四空腔圆柱体的壁厚为0.7～1.1mm；等压液体的上端面比上端盖的第二上端同心圆环面高出15～20mm；活塞的第七下端圆平面比等压液体的上端面高出50～60mm；活塞的第七上端圆平面比弹簧腔的第四上端同心圆环面高出70～80mm；本发明专利技术将凝胶化固液气相混合物的体膨胀压力转化为单质液体的压力，再转化为单质气体的压力，进而通过计算获得，从而实现了凝胶化固液气相混合物的体膨胀压力的测量。
【技术实现步骤摘要】
一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置
本专利技术属于测试装置
，涉及一种体膨胀压力测试装置，特别涉及一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置。
技术介绍
固液相混合燃料装药战斗部内部装填高能燃料，通过炸药爆炸抛撒作用，将高能燃料与空气混合形成可爆轰燃料空气炸药，起爆后形成大范围云雾爆轰，通过冲击波毁伤、热毁伤、缺氧毁伤等毁伤模式对目标进行毁伤，是一种爆轰时间长、释放能量多、波及的范围广的高效面杀伤性武器。固液相混合燃料装药战斗部的爆炸威力随着燃料抛撒的直径的增大而增强，为了不影响燃料抛撒范围，壳体通常采用薄壁结构，因此，壳体的强度设计没有过多的冗余。固液相混合燃料装药战斗部内部的高能燃料为固液混合材料，由于各组分密度不同，固相材料密度较大，液相材料密度较小，固液混合材料在重力作用下会发生分层，密度较大的材料会沉降到下部，密度较小的材料会上升到上部。一旦分层后，各组分不能以设定的比例参与后续的云雾爆轰，降低战斗部威力。为了解决固液相混合材料在重力作用下分层的问题，在高能燃料混合过程中，加入凝胶剂，使得高能燃料凝胶化。凝胶化后的状态为粘稠状，不同的组分被粘在一起，虽然密度不同，也不能发生沉降。而高能燃料与凝胶剂搅拌混合的过程中，无法避免的会将空气带入，凝胶化后，空气也会留存在高能燃料中，因此，高能燃料最终的状态为，凝胶化固液气相混合物。固液相混合燃料装药战斗部的结构为装填固液气相凝胶化混合材料的薄壁壳体结构。固液相混合燃料装药战斗部在实际使用过程中，需要满足-40℃～70℃的条件，当温度升高时，壳体的体膨胀系数(1E-5)较小，而高能燃料的体膨胀系数(1E-3)较大，因此，高能燃料膨胀后会对壳体造成较大的内应力。若壳体发生破坏，将导致固液相混合燃料装药战斗部失效。因此，需要对凝胶化固液气相混合材料的体膨胀压力进行测试，以此作为壳体强度设计的依据。气体和液体膨胀压力的测试，主要采用弹簧式压力表，丁磊在文献“浅析一般压力表误差来源及其解决办法”(设备管理，2016年8月)中报道：弹簧式压力表可以对气体和液体的压力进行测试。其原理为：在流体介质压力作用下利用弹簧管的位移来带动齿轮转动，带动指针传动转角，并将压力值显示在度盘上。该文献中还报道，当压力表内出现异物时，会导致压力表读数出现偏差，应清理异物并更换零件。因此，该压力表只能用于气体和液体的压力测试，固体粉末相当于异物，不能用该压力表对固体粉末的膨胀压力进行测试。固体的膨胀压力测试，主要通过测量固体的体膨胀系数，再根据固体弹性模量进行计算。而固体的体膨胀系数主要通过应变片测量。黄永华等人在文献“热膨胀系数简易测量装置研制及若干材料测量”(化工学报，2016年12月，第67卷第S2期38页)中报道：固体的体膨胀系数主要通过应变片法进行测量，应变片作为感受原件，通过应变片的尺寸变化带来电阻变化，进而转化为电信号，通过仪器获得。此原理不适用于气体和液体，应变片无法用于气体和液体体膨胀系数的测量。因此，国内尚没有对固液气三相混合物体膨胀压力测量的方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足和缺陷，本专利技术提供一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，本专利技术将凝胶化固液气相混合物的体膨胀压力转化为单质液体的压力，再转化为单质气体的压力，进而通过计算获得，从而实现了凝胶化固液气相混合物的体膨胀压力的测量。本专利技术提供的一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，包括固液气相混合物5，其特征在于，还包括壳体1、上端盖2、下端盖3、弹簧腔4、等压液体6、活塞7、等压气体8、绝热层9；壳体1为第一圆筒体，壳体1的第一圆筒体为回转体，壳体1的第一圆筒体的上端面为第一上端同心圆环面，壳体1的第一圆筒体的下端面为第一下端同心圆环面；壳体1的回转体轴线垂直于地面，壳体1为装填凝胶化固液气相混合物的壳体；上端盖2为第二同心圆板，上端盖2的第二同心圆板为回转体，上端盖2的第二同心圆板的上端面为第二上端同心圆环面，上端盖2的第二同心圆板的下端面为第二下端同心圆环面，上端盖2的第二同心圆板的内圆柱面为第二内圆柱面；上端盖2的回转体轴线与壳体1的回转体轴线重合，上端盖2位于壳体1上端，上端盖2的第二下端同心圆环面下端边沿与壳体1的第一上端同心圆环面密封连接；下端盖3为第三圆板，下端盖3的第三圆板为回转体，下端盖3的第三圆板的上端面为第三上端圆平面；下端盖3的回转体轴线与壳体1的回转体轴线重合，下端盖3位于壳体1下端，下端盖3的第三上端圆平面边沿与壳体1的第一下端同心圆环面密封连接；弹簧腔4为回转体，弹簧腔4由上下两部分组合而成，弹簧腔4的上部分为第四圆筒体，弹簧腔4的第四圆筒体的上端面为第四上端同心圆环面，弹簧腔4的第四圆筒体的外侧面为第四外圆柱面，弹簧腔4的第四圆筒体的内侧面为第四内圆柱面，弹簧腔4的第四内圆柱面的上半部分带有第四内螺纹，弹簧腔4的下部分为第四空腔圆柱体，弹簧腔4的第四空腔圆柱体的下端面为第四下端圆平面，弹簧腔4的第四空腔圆柱体的侧面为第四下端外圆柱面，弹簧腔4的第四下端外圆柱面中部带有第四环形凹槽，弹簧腔4的第四环形凹槽的母线为半圆形，弹簧腔4的第四下端圆平面中部带有第四半球形凹槽；弹簧腔4的回转体轴线与壳体1的回转体轴线重合，弹簧腔4的下部分位于壳体1的内部，弹簧腔4的第四外圆柱面中部与上端盖2的第二内圆柱面密封连接；固液气相混合物5为凝胶化固液气相混合物，固液气相混合物5的体膨胀压力由本专利技术测试获得；固液气相混合物5装填在壳体1、上端盖2、下端盖3和弹簧腔4组成的封闭空间中；等压液体6为单质液体，等压液体6为不可压缩材料；等压液体6装填在固液气相混合物5内部。活塞7为第七圆柱体，活塞7的第七圆柱体为回转体，活塞7的第七圆柱体的外侧面为第七外圆柱面，活塞7的第七圆柱体的下端面为第七下端圆平面，活塞7的第七圆柱体的上端面为第七上端圆平面，活塞7的第七外圆柱面上半部分带有第七外螺纹；活塞7的回转体轴线与壳体1的回转体轴线重合，活塞7的第七外圆柱面与弹簧腔4的第四内圆柱面可相对移动密封接触，活塞7的第七外螺纹与弹簧腔4的第四内螺纹螺旋配合接触；等压气体8为单质气体，等压气体8不可溶解在等压液体6内部；等压气体8装填在弹簧腔4的第四内圆柱面、活塞7的第七下端圆平面和等压液体6的上端面组成的圆柱形封闭空间内；绝热层9为绝热材料；绝热层9粘接在弹簧腔4的第四空腔圆柱体内部，绝热层9将等压液体6与弹簧腔4隔开，绝热层9阻隔等压液体6与下端盖3之间的热传递；弹簧腔4的第四空腔圆柱体的材料为弹簧钢60Si2Mn，弹簧腔4的第四空腔圆柱体的壁厚为0.7～1.1mm；等压液体6的上端面比上端盖2的第二上端同心圆环面高出15～20mm；活塞7的第七下端圆平面比等压液体6的上端面高出50～60mm；活塞7的第七上端圆平面比弹簧腔4的第四上端同心圆环面高出70～80mm；...
【技术保护点】
1.一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，包括固液气相混合物(5)，其特征在于，还包括壳体(1)、上端盖(2)、下端盖(3)、弹簧腔(4)、等压液体(6)、活塞(7)、等压气体(8)、绝热层(9)；/n壳体(1)为第一圆筒体，壳体(1)的第一圆筒体为回转体，壳体(1)的第一圆筒体的上端面为第一上端同心圆环面，壳体(1)的第一圆筒体的下端面为第一下端同心圆环面；/n壳体(1)的回转体轴线垂直于地面，壳体(1)为装填凝胶化固液气相混合物的壳体；/n上端盖(2)为第二同心圆板，上端盖(2)的第二同心圆板为回转体，上端盖(2)的第二同心圆板的上端面为第二上端同心圆环面，上端盖(2)的第二同心圆板的下端面为第二下端同心圆环面，上端盖(2)的第二同心圆板的内圆柱面为第二内圆柱面；/n上端盖(2)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，上端盖(2)位于壳体(1)上端，上端盖(2)的第二下端同心圆环面下端边沿与壳体(1)的第一上端同心圆环面密封连接；/n下端盖(3)为第三圆板，下端盖(3)的第三圆板为回转体，下端盖(3)的第三圆板的上端面为第三上端圆平面；/n下端盖(3)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，下端盖(3)位于壳体(1)下端，下端盖(3)的第三上端圆平面边沿与壳体(1)的第一下端同心圆环面密封连接；/n弹簧腔(4)为回转体，弹簧腔(4)由上下两部分组合而成，弹簧腔(4)的上部分为第四圆筒体，弹簧腔(4)的第四圆筒体的上端面为第四上端同心圆环面，弹簧腔(4)的第四圆筒体的外侧面为第四外圆柱面，弹簧腔(4)的第四圆筒体的内侧面为第四内圆柱面，弹簧腔(4)的第四内圆柱面的上半部分带有第四内螺纹，弹簧腔(4)的下部分为第四空腔圆柱体，弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的下端面为第四下端圆平面，弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的侧面为第四下端外圆柱面，弹簧腔(4)的第四下端外圆柱面中部带有第四环形凹槽，弹簧腔(4)的第四环形凹槽的母线为半圆形，弹簧腔(4)的第四下端圆平面中部带有第四半球形凹槽；/n弹簧腔(4)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，弹簧腔(4)的下部分位于壳体(1)的内部，弹簧腔(4)的第四外圆柱面中部与上端盖(2)的第二内圆柱面密封连接；/n固液气相混合物(5)为凝胶化固液气相混合物，固液气相混合物(5)的体膨胀压力由本专利技术测试获得；/n固液气相混合物(5)装填在壳体(1)、上端盖(2)、下端盖(3)和弹簧腔(4)组成的封闭空间中；/n等压液体(6)为单质液体，等压液体(6)为不可压缩材料；/n等压液体(6)装填在固液气相混合物(5)内部。/n活塞(7)为第七圆柱体，活塞(7)的第七圆柱体为回转体，活塞(7)的第七圆柱体的外侧面为第七外圆柱面，活塞(7)的第七圆柱体的下端面为第七下端圆平面，活塞(7)的第七圆柱体的上端面为第七上端圆平面，活塞(7)的第七外圆柱面上半部分带有第七外螺纹；/n活塞(7)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，活塞(7)的第七外圆柱面与弹簧腔(4)的第四内圆柱面可相对移动密封接触，活塞(7)的第七外螺纹与弹簧腔(4)的第四内螺纹螺旋配合接触；/n等压气体(8)为单质气体，等压气体(8)不可溶解在等压液体(6)内部；/n等压气体(8)装填在弹簧腔(4)的第四内圆柱面、活塞(7)的第七下端圆平面和等压液体(6)的上端面组成的圆柱形封闭空间内；/n绝热层(9)为绝热材料；/n绝热层(9)粘接在弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体内部，绝热层(9)将等压液体(6)与弹簧腔(4)隔开，绝热层(9)阻隔等压液体(6)与下端盖(3)之间的热传递；/n弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的材料为弹簧钢60Si2Mn，弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的壁厚为0.7～1.1mm；/n等压液体(6)的上端面比上端盖(2)的第二上端同心圆环面高出15～20mm；/n活塞(7)的第七下端圆平面比等压液体(6)的上端面高出50～60mm；/n活塞(7)的第七上端圆平面比弹簧腔(4)的第四上端同心圆环面高出70～80mm；/n所述一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，包括以下步骤：/n步骤1：将绝热层(9)粘接在弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体内表面；/n步骤2：将等压液体(6)倒入弹簧腔(4)的内部；/n步骤3：将活塞(7)与弹簧腔(4)装配，并将等压气体(8)留在弹簧腔(4)内部；/n步骤4：将弹簧腔(4)与上端盖(2)装配；/n步骤5：将下端盖(3)放置在水平台上；/n步骤6：将壳体(1)与下端盖(3)装配；/n步骤7：将固液气相混合物(5)倒入壳体(1)与下端盖(3)装配后的内腔中；/n步骤8：将上端盖(2)与壳体(1)装配；/n步骤9：标记等压液体(6)的上端面所处位置，然后，对固液气相混合物(5)进行加热，并加热至设...
【技术特征摘要】
1.一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，包括固液气相混合物(5)，其特征在于，还包括壳体(1)、上端盖(2)、下端盖(3)、弹簧腔(4)、等压液体(6)、活塞(7)、等压气体(8)、绝热层(9)；
壳体(1)为第一圆筒体，壳体(1)的第一圆筒体为回转体，壳体(1)的第一圆筒体的上端面为第一上端同心圆环面，壳体(1)的第一圆筒体的下端面为第一下端同心圆环面；
壳体(1)的回转体轴线垂直于地面，壳体(1)为装填凝胶化固液气相混合物的壳体；
上端盖(2)为第二同心圆板，上端盖(2)的第二同心圆板为回转体，上端盖(2)的第二同心圆板的上端面为第二上端同心圆环面，上端盖(2)的第二同心圆板的下端面为第二下端同心圆环面，上端盖(2)的第二同心圆板的内圆柱面为第二内圆柱面；
上端盖(2)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，上端盖(2)位于壳体(1)上端，上端盖(2)的第二下端同心圆环面下端边沿与壳体(1)的第一上端同心圆环面密封连接；
下端盖(3)为第三圆板，下端盖(3)的第三圆板为回转体，下端盖(3)的第三圆板的上端面为第三上端圆平面；
下端盖(3)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，下端盖(3)位于壳体(1)下端，下端盖(3)的第三上端圆平面边沿与壳体(1)的第一下端同心圆环面密封连接；
弹簧腔(4)为回转体，弹簧腔(4)由上下两部分组合而成，弹簧腔(4)的上部分为第四圆筒体，弹簧腔(4)的第四圆筒体的上端面为第四上端同心圆环面，弹簧腔(4)的第四圆筒体的外侧面为第四外圆柱面，弹簧腔(4)的第四圆筒体的内侧面为第四内圆柱面，弹簧腔(4)的第四内圆柱面的上半部分带有第四内螺纹，弹簧腔(4)的下部分为第四空腔圆柱体，弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的下端面为第四下端圆平面，弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的侧面为第四下端外圆柱面，弹簧腔(4)的第四下端外圆柱面中部带有第四环形凹槽，弹簧腔(4)的第四环形凹槽的母线为半圆形，弹簧腔(4)的第四下端圆平面中部带有第四半球形凹槽；
弹簧腔(4)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，弹簧腔(4)的下部分位于壳体(1)的内部，弹簧腔(4)的第四外圆柱面中部与上端盖(2)的第二内圆柱面密封连接；
固液气相混合物(5)为凝胶化固液气相混合物，固液气相混合物(5)的体膨胀压力由本发明测试获得；
固液气相混合物(5)装填在壳体(1)、上端盖(2)、下端盖(3)和弹簧腔(4)组成的封闭空间中；
等压液体(6)为单质液体，等压液体(6)为不可压缩材料；
等压液体(6)装填在固液气相混合物(5)内部。
活塞(7)为第七圆柱体，活塞(7)的第七圆柱体为回转体，活塞(7)的第七圆柱体的外侧面为第七外圆柱面，活塞(7)的第七圆柱体的下端面为第七下端圆平面，活塞(7)的第七圆柱体的上端面为第七上端圆平面，活塞(7)的第七外圆柱面上半部分带有第七外螺纹；
活塞(7)的回转体轴线与壳体(1)的回转体轴线重合，活塞(7)的第七外圆柱面与弹簧腔(4)的第四内圆柱面可相对移动密封接触，活塞(7)的第七外螺纹与弹簧腔(4)的第四内螺纹螺旋配合接触；
等压气体(8)为单质气体，等压气体(8)不可溶解在等压液体(6)内部；
等压气体(8)装填在弹簧腔(4)的第四内圆柱面、活塞(7)的第七下端圆平面和等压液体(6)的上端面组成的圆柱形封闭空间内；
绝热层(9)为绝热材料；
绝热层(9)粘接在弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体内部，绝热层(9)将等压液体(6)与弹簧腔(4)隔开，绝热层(9)阻隔等压液体(6)与下端盖(3)之间的热传递；
弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的材料为弹簧钢60Si2Mn，弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体的壁厚为0.7～1.1mm；
等压液体(6)的上端面比上端盖(2)的第二上端同心圆环面高出15～20mm；
活塞(7)的第七下端圆平面比等压液体(6)的上端面高出50～60mm；
活塞(7)的第七上端圆平面比弹簧腔(4)的第四上端同心圆环面高出70～80mm；
所述一种凝胶化固液气相混合材料体膨胀压力测试装置，包括以下步骤：
步骤1：将绝热层(9)粘接在弹簧腔(4)的第四空腔圆柱体内表面；
步骤2：将等压液体(6)倒入弹簧腔(4)的内部；
步骤3：将活塞(7)与弹簧腔(4)装配，并将等压气体(8)留在弹簧腔(4)内部；
步骤4：将弹簧腔(4)与上端盖(2)装配；
步骤5：将下端盖(3)放置在水平台上；
步骤6：将壳体(1)与下端盖(3)装配；
步骤7：将固液气相混合物(5)倒入壳体(1)与下端盖(3)装配后的内腔中；
步骤8：将上端盖(2)与壳体(1)装配；
步骤9：标记等压液体(6)的上端面所处位置，然后，对固液气相混合物(5)进行加热，并加热至设定温度，此时，等压液体(6)的上端面会逐渐上移，旋转活塞(7)，使活塞(7)的第七下端圆平面向下移动，压缩等压气体(8)的空间，随着活塞(7)的运动，等压液体(6)的上端面会逐渐下移，直至等压液体(6)的上端面与初始位置相同，固液气相混合物(5)在此温度下的体膨胀压力为P，P的取值按如下公式：
【专利技术属性】
技术研发人员：许志峰，王世英，郭双锋，蒋忠亮，周涛，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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