[發(fā)明專利]一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置與測量方法

有效

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• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105974049B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 呂翔;龐雪鋒;劉佩進;陳劍;敖文
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所61219
• 代理人: 張瑞琪

技術領域

本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機技術領域，涉及一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置與測量方法。

背景技術

測量固體推進劑燃速的常規(guī)方法中標準發(fā)動機法、藥條法和靶線法獲得的燃速屬于兩個特定時刻內(nèi)的平均燃速；密閉燃燒器法和專利ZL201410647522.0雖然可以獲得測量過程中不同時刻的燃速，但只能針對于燃燒壓強持續(xù)上升的情況進行測量，而且這兩種方法最終給出的是不同平衡壓強下對應的燃速，無法測量壓強振蕩等條件下燃速的瞬時變化，因此并不屬于瞬時燃速測量方法；超聲法可以實時測量燃速的瞬時變化，但其測試系統(tǒng)的抗干擾能力較差、精度較低、燃速分辨力低，為了保證較高的測量精度需要采用較大的試樣厚度、導致試樣用量較大，因此該方法的實驗裝置相對復雜、實驗成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置與測量方法，以解決現(xiàn)有技術中，無法測量壓強振蕩等條件下燃速的瞬時變化，并且保證較高的測量精度的問題。

本發(fā)明所采用的第一種技術方案是，一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置，包括密封的燃燒器，燃燒器內(nèi)設有用于放置待測推進劑試樣稱重裝置，稱重裝置數(shù)據(jù)連接有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，燃燒器還連接有用于控制燃燒器室內(nèi)壓強大小的壓強控制裝置和用于點燃推進劑試樣的點燃裝置；

稱重裝置，用于獲取推進劑試樣的實時質(zhì)量；

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用于接收從稱重裝置發(fā)送來的實時質(zhì)量信息，并根據(jù)實時質(zhì)量信息，計算出推進劑試樣的瞬時燃速。

進一步的，稱重裝置，包括固定于燃燒器室內(nèi)底部的底座，底座上設置電渦流傳感器，電渦流傳感器數(shù)據(jù)連接至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，底座上還設置有用于放置推進劑試樣的懸臂梁，推進劑試樣懸空放置于電渦流傳感器的上方，電渦流傳感器，用于測量懸臂梁的變形量。

進一步的，點燃裝置為設置在燃燒器外的激光器，激光器的激光發(fā)射方向推進劑試樣的軸線方向重合，且燃燒器外壁開設有供激光穿過的玻璃窗口。

進一步的，玻璃窗口為鍺玻璃。

進一步的，激光器為co₂激光器。

進一步的，推進劑試樣的各個側(cè)面和底部涂刷有阻燃材料層。

本發(fā)明所采用的第一種技術方案是，上述一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置的測量方法，按照以下步驟實施：

步驟1、對稱重裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行標定，并計算電渦流傳感器的輸出電壓與被稱量推進劑試樣質(zhì)量之間的關系式；

步驟2、將推進劑試樣放置于燃燒器內(nèi)部的懸臂梁上，通過壓強控制裝置控制燃燒器內(nèi)部的壓強進行變化；

步驟3、開啟激光器點燃推進劑試樣，同時由電渦流傳感器將采集到的實時電壓輸送至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，直至燃燒結(jié)束，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)接收到的電壓數(shù)據(jù)，即可計算出推進劑試樣的燃速。

進一步的，推進劑試樣為等截面。

進一步的，推進劑試樣燃速的具體方法為：

將電渦流傳感器發(fā)送來的實時電壓數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為推進劑試樣的質(zhì)量隨時間的變化m(t)；

則推進劑試樣1的燃速為r：

其中，m(t)為推進劑試樣的原始質(zhì)量，ρ為推進劑試樣的密度，A為推進劑試樣的橫截面積，t為時間。

本發(fā)明的有益效果是，利用了高精度稱重技術，將推進劑的質(zhì)量變化轉(zhuǎn)換為懸臂梁的微小變形，再利用高頻響、高精度的電渦流傳感器對變形量進行測量，從而可以采用很少的推進劑試樣即可完成測試，并能夠獲得推進劑的瞬時燃速，且測量精確度可達到0.1％，實現(xiàn)了對瞬時燃速高精度高頻率的測量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置實施例中的質(zhì)量—時間曲線圖；

圖3是本發(fā)明一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置實施例中的質(zhì)量對時間的一階導數(shù)圖；

圖4是本發(fā)明一種測量固體推進劑瞬時燃速的裝置實施例中的燃速-時間曲線圖。

圖中，1、推進劑試樣，2.燃燒器，3.激光器，4.玻璃窗口，5.壓強控制裝置，6.電渦流傳感器，7.懸臂梁，8.底座，9.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。