[發明專利]空化場中固體推進劑表面空化沖擊載荷的測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202211431644.7
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115711694A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 張有智;劉博;趙蒙;馬有志;周文君;王煊軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01L5/14;G01L5/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 賈瑞華

本發明涉及一種空化場中固體推進劑表面空化沖擊載荷的測量方法及裝置，具體涉及空化沖擊載荷技術領域。所述裝置包括底座和傳感器；所述傳感器包括PVDF壓電薄膜、第一導電電極、第二導電電極和圓片；所述PVDF壓電薄膜設置在所述底座上，所述第一導電電極的一端和所述第二導電電極的一端均與所述PVDF壓電薄膜連接；所述圓片設置在所述PVDF壓電薄膜的設定區域上；所述圓片的材料為固體推進劑；所述PVDF壓電薄膜僅所述設定區域上鍍銀層；所述第一導電電極的另一端和所述第二導電電極的另一端與示波器連接。本發明可以實現空化場中空化對火炸藥裝藥的沖擊載荷的測量。

技術領域

本發明涉及空化沖擊載荷技術領域，特別是涉及一種空化場中固體推進劑表面空化沖擊載荷的測量方法及裝置。

背景技術

空化是一種非常復雜的流體動力學現象，長期以來一直是流體動力學領域研究的重點與難點課題之一。大多數情況下空化是有害的、需極力避免空化的產生，但如果能合理設計流動系統，則可以將空化從有害變為有益而為我所用，例如空化減阻、空化降解、空化清洗和空化破碎等等。特別是，利用空化效應可以實現廢舊彈藥中固體裝藥的安全、高效破碎清理，俄羅斯已應用水力空化技術處理梯恩梯、高聚物粘結炸藥和固體推進劑等較敏感的火炸藥裝藥。國內西安近代化學研究所等單位也開展了空化水射流處理鈍黑鋁裝藥的研究。可以預見，空化射流在破碎處理廢舊彈藥火炸藥裝藥方面具有廣闊的發展前景。

無論是有害空化還是有益空化，其作用機理是一致的，都是流體空化形成的空化泡的連續潰滅產生的沖擊波、微射流對材料表面的高頻沖擊，是單個空泡或空泡群的連續潰滅所產生的極短持續時間、極小作用面積的高頻沖擊載荷的力學過程。因此，這種高頻空化沖擊載荷的測量一直是空化領域研究的重點、難點問題之一。現有高頻空化沖擊載荷的測量技術主要有兩類，一是利用壓電陶瓷或PVDF壓電薄膜制成的傳感器直接測量空化場中空化沖擊所產生的電壓信號；二是在壓電陶瓷或壓電薄膜上設置特制的金屬細桿，空化場中空化沖擊對金屬桿的自由端面產生沖擊形成應力波，應力波傳播至壓電材料產生電壓信號。

現有技術存在的不足是：第一類技術，壓電陶瓷制成的傳感器表面為不銹鋼材質或其他特殊材質，PVDF壓電薄膜制成的傳感器表面為聚酰亞胺膠帶，這些傳感器采集到的信號反映的是空化沖擊對不銹鋼、聚酰亞胺或其他特殊材質的力學響應，也就是說，這類技術不能測量空化場中空化對銅、鋁等其他金屬材料以及除聚酰亞胺以外的其他非金屬材料的沖擊載荷；第二類技術，雖然可以通過更換不同材質的金屬桿以測量空化場中空化對不同金屬材料的沖擊載荷，但對梯恩梯、鈍黑鋁和固體推進劑等火炸藥裝藥來說這種測量技術卻難以實現，目前也尚無文獻報道實驗測量空化場中空化對火炸藥裝藥的沖擊載荷的技術與方法。所以現有的高頻空化沖擊載荷的測量技術尚無法實現空化場中空化對火炸藥裝藥的沖擊載荷的測量，嚴重制約了空化射流破碎處理火炸藥裝藥的作用機理、安全機制、處理效率等關鍵問題的研究進展。

發明內容

本發明的目的是提供一種空化場中固體推進劑表面空化沖擊載荷的測量方法及裝置，可以實現空化場中空化對火炸藥裝藥的沖擊載荷的測量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種空化場中固體推進劑表面空化沖擊載荷的測量裝置，包括：

底座和傳感器；所述傳感器包括PVDF壓電薄膜、第一導電電極、第二導電電極和圓片；

所述PVDF壓電薄膜設置在所述底座上，所述第一導電電極的一端和所述第二導電電極的一端均與所述PVDF壓電薄膜連接；所述圓片設置在所述PVDF壓電薄膜的設定區域上；所述圓片的材料為固體推進劑；所述PVDF壓電薄膜上僅所述設定區域上鍍銀層；所述第一導電電極的另一端和所述第二導電電極的另一端與示波器連接。

可選的，所述底座的形狀為長方體，材質為有機玻璃。