空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量方法及装置，具体涉及空化冲击载荷技术领域。所述装置包括底座和传感器；所述传感器包括PVDF压电薄膜、第一导电电极、第二导电电极和圆片；所述PVDF压电薄膜设置在所述底座上，所述第一导电电极的一端和所述第二导电电极的一端均与所述PVDF压电薄膜连接；所述圆片设置在所述PVDF压电薄膜的设定区域上；所述圆片的材料为固体推进剂；所述PVDF压电薄膜仅所述设定区域上镀银层；所述第一导电电极的另一端和所述第二导电电极的另一端与示波器连接。本发明专利技术可以实现空化场中空化对火炸药装药的冲击载荷的测量。化对火炸药装药的冲击载荷的测量。化对火炸药装药的冲击载荷的测量。

【技术实现步骤摘要】
空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量方法及装置


[0001]本专利技术涉及空化冲击载荷
，特别是涉及一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量方法及装置。

技术介绍

[0002]空化是一种非常复杂的流体动力学现象，长期以来一直是流体动力学领域研究的重点与难点课题之一。大多数情况下空化是有害的、需极力避免空化的产生，但如果能合理设计流动系统，则可以将空化从有害变为有益而为我所用，例如空化减阻、空化降解、空化清洗和空化破碎等等。特别是，利用空化效应可以实现废旧弹药中固体装药的安全、高效破碎清理，俄罗斯已应用水力空化技术处理梯恩梯、高聚物粘结炸药和固体推进剂等较敏感的火炸药装药。国内西安近代化学研究所等单位也开展了空化水射流处理钝黑铝装药的研究。可以预见，空化射流在破碎处理废旧弹药火炸药装药方面具有广阔的发展前景。
[0003]无论是有害空化还是有益空化，其作用机理是一致的，都是流体空化形成的空化泡的连续溃灭产生的冲击波、微射流对材料表面的高频冲击，是单个空泡或空泡群的连续溃灭所产生的极短持续时间、极小作用面积的高频冲击载荷的力学过程。因此，这种高频空化冲击载荷的测量一直是空化领域研究的重点、难点问题之一。现有高频空化冲击载荷的测量技术主要有两类，一是利用压电陶瓷或PVDF压电薄膜制成的传感器直接测量空化场中空化冲击所产生的电压信号；二是在压电陶瓷或压电薄膜上设置特制的金属细杆，空化场中空化冲击对金属杆的自由端面产生冲击形成应力波，应力波传播至压电材料产生电压信号。
[0004]现有技术存在的不足是：第一类技术，压电陶瓷制成的传感器表面为不锈钢材质或其他特殊材质，PVDF压电薄膜制成的传感器表面为聚酰亚胺胶带，这些传感器采集到的信号反映的是空化冲击对不锈钢、聚酰亚胺或其他特殊材质的力学响应，也就是说，这类技术不能测量空化场中空化对铜、铝等其他金属材料以及除聚酰亚胺以外的其他非金属材料的冲击载荷；第二类技术，虽然可以通过更换不同材质的金属杆以测量空化场中空化对不同金属材料的冲击载荷，但对梯恩梯、钝黑铝和固体推进剂等火炸药装药来说这种测量技术却难以实现，目前也尚无文献报道实验测量空化场中空化对火炸药装药的冲击载荷的技术与方法。所以现有的高频空化冲击载荷的测量技术尚无法实现空化场中空化对火炸药装药的冲击载荷的测量，严重制约了空化射流破碎处理火炸药装药的作用机理、安全机制、处理效率等关键问题的研究进展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量方法及装置，可以实现空化场中空化对火炸药装药的冲击载荷的测量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，包括：
[0008]底座和传感器；所述传感器包括PVDF压电薄膜、第一导电电极、第二导电电极和圆片；
[0009]所述PVDF压电薄膜设置在所述底座上，所述第一导电电极的一端和所述第二导电电极的一端均与所述PVDF压电薄膜连接；所述圆片设置在所述PVDF压电薄膜的设定区域上；所述圆片的材料为固体推进剂；所述PVDF压电薄膜上仅所述设定区域上镀银层；所述第一导电电极的另一端和所述第二导电电极的另一端与示波器连接。
[0010]可选的，所述底座的形状为长方体，材质为有机玻璃。
[0011]可选的，所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，还包括：第一双面胶带，所述第一双面胶带的一面粘贴于所述底座的上表面；所述PVDF压电薄膜设置在所述第一双面胶带的另一面。
[0012]可选的，所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，还包括：第二双面胶带，所述第二双面胶带的一面粘贴于所述PVDF压电薄膜上，所述圆片设置在所述第二双面胶带的另一面，所述圆片与所述PVDF压电薄膜的设定区域对正。
[0013]可选的，所述第一导电电极和所述第二导电电极均为双面导电铜箔胶带。
[0014]可选的，所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，还包括：由下向上依次设置的防水层和304不锈钢箔；所述防水层和所述304不锈钢箔中心位置开设圆孔且所述圆孔与所述圆片对正；所述底座与所述防水层之间形成密闭空间。
[0015]可选的，所述防水层包括由下向上依次设置的第一防水胶带和第二防水胶带。
[0016]一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量方法，应用于上述所述的空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，所述方法包括：
[0017]垂直加速不锈钢弹丸，获取所述不锈钢弹丸的质量、所述不锈钢弹丸的入射速度、所述不锈钢弹丸的反弹速度、弹丸冲击信号幅值和持续时间；所述入射速度为所述不锈钢弹丸撞击在空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置中圆片上时的速度，所述反弹速度为所述不锈钢弹丸撞击在所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置中圆片上被反弹回的速度；所述弹丸冲击信号幅值为所述不锈钢弹丸撞击在所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置中圆片上产生的电信号的信号幅值；所述持续时间为所述不锈钢弹丸撞击在所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置中圆片上到所述不锈钢弹丸撞击在所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置中圆片上被反弹回的时间。
[0018]根据所述不锈钢弹丸的质量、所述不锈钢弹丸的入射速度、所述不锈钢弹丸的反弹速度和所述持续时间确定所述不锈钢弹丸对固体推进剂的冲击载荷；
[0019]根据所述不锈钢弹丸对固体推进剂的冲击载荷和所述弹丸冲击信号幅值确定电力常数；
[0020]获取空化冲击信号幅值；所述空化冲击信号幅值为空化场中撞击在所述空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置中圆片产生的电信号的信号幅值；
[0021]根据所述电力常数和所述空化冲击信号幅值计算空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷。
[0022]可选的，采用电磁式加速器对所述不锈钢弹丸进行垂直加速。
[0023]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术将固体推进
剂试件(圆片)直接粘附在PVDF压电薄膜的敏感区域，采集得到的电压信号直接反映了空化场中空化对固体推进剂表面的冲击力学响应，可以实现空化场中空化对火炸药装药的冲击载荷的测量。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例提供的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置的结构示意图；
[0026]图2为空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置的立体图；
[0027]图3为标定试验系统的结构示意图；
[0028]图4为标定过程中采集到的脉冲信号图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，其特征在于，包括：底座和传感器；所述传感器包括PVDF压电薄膜、第一导电电极、第二导电电极和圆片；所述PVDF压电薄膜设置在所述底座上，所述第一导电电极的一端和所述第二导电电极的一端均与所述PVDF压电薄膜连接；所述圆片设置在所述PVDF压电薄膜的设定区域上；所述圆片的材料为固体推进剂；所述PVDF压电薄膜上仅所述设定区域上镀银层；所述第一导电电极的另一端和所述第二导电电极的另一端与示波器连接。2.根据权利要求1所述的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，其特征在于，所述底座的形状为长方体，材质为有机玻璃。3.根据权利要求1所述的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，其特征在于，还包括：第一双面胶带，所述第一双面胶带的一面粘贴于所述底座的上表面；所述PVDF压电薄膜设置在所述第一双面胶带的另一面。4.根据权利要求1所述的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，其特征在于，还包括：第二双面胶带，所述第二双面胶带的一面粘贴于所述PVDF压电薄膜上，所述圆片设置在所述第二双面胶带的另一面，所述圆片与所述PVDF压电薄膜的设定区域对正。5.根据权利要求1所述的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，其特征在于，所述第一导电电极和所述第二导电电极均为双面导电铜箔胶带。6.根据权利要求1所述的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量装置，其特征在于，还包括：由下向上依次设置的防水层和304不锈钢箔；所述防水层和所述304不锈钢箔中心位置开设圆孔且所述圆孔与所述圆片对正；所述底座与所述防水层之间形成密闭空间。7.根据权利要求6所述的一种空化场中固体推进剂表面空化冲击载荷的测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张有智，刘博，赵蒙，马有志，周文君，王煊军，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：