[發(fā)明專利]一種定量測(cè)定固體推進(jìn)劑老化生成氣體的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011120799.X
• 申請(qǐng)日: 2020-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN112345404B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊根;池旭輝;李軍;張峰濤;曹蓉;趙程遠(yuǎn);彭松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01N7/18
• 分類號(hào): G01N7/18;G01D21/02
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本發(fā)明提供了一種定量測(cè)定固體推進(jìn)劑老化生成氣體的裝置及方法，包括真空泵、定容器、過濾器、氣體采樣袋和氣體分析儀。測(cè)量原理是先將固體推進(jìn)劑老化生成的氣體定容、定壓，然后測(cè)定氣體的體積分?jǐn)?shù)，記錄氣體溫度，最后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，計(jì)算得到生成氣體物質(zhì)的量，進(jìn)而得到單位質(zhì)量推進(jìn)劑老化生成氣體的質(zhì)量。本發(fā)明可用于固體推進(jìn)劑組分相容性評(píng)估中生成氣體的收集與測(cè)量，可為固體推進(jìn)劑及發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥老化狀態(tài)無損評(píng)估提供一種技術(shù)途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體推進(jìn)劑熱安定性及老化狀態(tài)的無損評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種定量測(cè)定固體推進(jìn)劑老化生成氣體的裝置及方法。

背景技術(shù)

固體推進(jìn)劑老化會(huì)導(dǎo)致其貯存性能、安全性能下降，特別是含硝酸酯類推進(jìn)劑老化過程中，會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜反應(yīng)，生成包括：NO₂、NO、CO₂、CO等氣體組分，如果能夠通過檢測(cè)氣體組成和含量變化間接得到推進(jìn)劑的宏觀性能信息，就可以在不破壞固體發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥的情況下了解發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部推進(jìn)劑的老化狀態(tài)，這可為固體發(fā)動(dòng)機(jī)健康狀態(tài)無損監(jiān)測(cè)提供一種重要的技術(shù)途徑，具有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。

固體推進(jìn)劑老化生成氣體的檢測(cè)，首先需要對(duì)推進(jìn)劑老化產(chǎn)生的氣體成分進(jìn)行辨識(shí)，確定需要檢測(cè)的氣體種類，選擇過濾系統(tǒng)排除干擾組分，然后對(duì)生成的氣體進(jìn)行定容、定壓，并測(cè)量溫度，最后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算得到單位質(zhì)量的推進(jìn)劑老化生成氣體的物質(zhì)的量。目前，關(guān)于固體推進(jìn)劑老化生成氣體的定量測(cè)量還沒有建立標(biāo)準(zhǔn)方法。評(píng)估火炸藥類含能材料熱安定性，研究其熱分解動(dòng)力學(xué)常用的等溫量氣法有布魯頓壓力計(jì)法、真空安定性(VST)法、動(dòng)態(tài)真空安定性測(cè)試(DVST)法以及貝克曼-容克法。其中，前三種方法測(cè)試參量都是含能材料熱分解產(chǎn)生氣體的壓力，貝克曼-容克法可以測(cè)定等溫?zé)岱纸膺^程產(chǎn)生的氮氧化物氣體。現(xiàn)有的這些方法實(shí)驗(yàn)溫度高、樣品用量少，不適合推進(jìn)劑老化的研究，同時(shí)固體推進(jìn)劑常溫和常用加速老化溫度下生成的氣體量較少，為達(dá)到可檢測(cè)的水平需要加大試驗(yàn)過程中試樣質(zhì)量，以上四種方法不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供了一種定量測(cè)定固體推進(jìn)劑老化生成氣體的裝置及方法，先將固體推進(jìn)劑老化生成的氣體定容、定壓，然后測(cè)定氣體的體積分?jǐn)?shù)，記錄氣體溫度，最后根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，計(jì)算得到生成氣體物質(zhì)的量，進(jìn)而得到單位質(zhì)量推進(jìn)劑老化生成氣體的質(zhì)量。本發(fā)明可用于固體推進(jìn)劑組分相容性評(píng)估中生成氣體的收集與測(cè)量，也可以為含硝酸酯類推進(jìn)劑(如：雙基推進(jìn)劑、改性雙基推進(jìn)劑、硝酸酯增塑聚醚推進(jìn)劑)及其發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥老化狀態(tài)無損評(píng)估提供一種技術(shù)途徑。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

第一方面，一種定量測(cè)定固體推進(jìn)劑老化生成氣體的裝置，包括真空泵、定容器、過濾器、氣體采樣袋和氣體分析儀，其中，真空泵和定容器之間連接有抽氣閥，定容器和過濾器之間連接有吸氣閥，過濾器和氣體采樣袋管路連接，氣體分析儀和定容器之間通過壓力調(diào)節(jié)閥連接；

所述氣體采樣袋用于盛裝固體推進(jìn)劑試樣，并攜帶固體推進(jìn)劑試樣實(shí)施老化試驗(yàn)；

所述真空泵在氣體采樣袋的閥門以及壓力調(diào)節(jié)閥關(guān)閉、抽氣閥和吸氣閥開啟的條件下，對(duì)整個(gè)氣體測(cè)定裝置抽真空；

所述定容器上安裝有真空表和溫度計(jì)，其容積大于氣體采樣袋的容積，在抽氣閥關(guān)閉、氣體采樣袋的閥門和吸氣閥開啟的條件下，容納氣體采樣袋中推進(jìn)劑生成的氣體，并通過真空表和溫度計(jì)分別測(cè)得待檢氣體的壓力和溫度；

所述過濾器用于氣體采樣袋中推進(jìn)劑生成的氣體進(jìn)入定容器前的過濾；

所述氣體分析儀用于測(cè)定定容器內(nèi)被檢氣體的體積分?jǐn)?shù)。

第二方面，一種定量測(cè)定固體推進(jìn)劑老化生成氣體的方法，包括：

步驟1：將裝有推進(jìn)劑并在設(shè)定氣氛條件下老化后的氣體采樣袋接入氣體測(cè)定裝置，關(guān)閉氣體采樣袋的閥門，打開抽氣閥、吸氣閥，關(guān)閉定容器上的壓力調(diào)節(jié)閥，對(duì)整個(gè)氣體測(cè)定裝置抽真空，然后關(guān)閉抽氣閥；