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原文传递用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置及方法

专利名称：	用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置及方法
摘要：	本发明公开的用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置及方法，属于推进剂测试领域。本发明的实验装置包括燃烧器、电连接器、信号采集仪、进排气装置、托盘装置和旋转试验台。燃烧器用于为推进剂的燃烧提供实验环境，燃烧器包括推进剂药条、导线、电热丝和靶线。托盘装置用于承载燃烧器，包括托盘、固定螺母、心轴和连接杆。进排气装置包括至少三个接头的转接头、压力传感器、进气阀、过滤器和排气阀。旋转试验台用于承载托盘装置和燃烧器，提供过载环境。本发明还公开基于所述装置实现的试验方法。本发明采用靶线法测量推进剂燃速，能够在过载条件下实现对推进剂在多种角度下的燃烧速度测量和燃烧压力测量，具有结构简单、易于实现等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	李军伟;周心远;顾兴鹏;韩磊;王向港;黄刚;王宁飞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910086913.2
公开号：	CN109884267A
代理机构：	北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	邬晓楠
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置，其特征在于：包括旋转试验台(1)、燃烧器(4)、信号采集仪(11)、电连接器(12)、进排气装置和托盘装置；燃烧器(4)用于为推进剂(16)的燃烧提供实验环境，燃烧器(4)包括导线(13)、电热丝(14)、靶线(15)和推进剂药条(16)；托盘装置用于承载燃烧器(4)，包括连接杆(2)、托盘(3)、心轴(17)和固定螺母(18)；进排气装置包括压力传感器(5)、排气阀(6)、过滤器(7)、至少三个接头的转接头(8)和进气阀(9)；旋转试验台(1)用于承载托盘装置和燃烧器(4)，为实验提供过载环境。 2.如权利要求1所述的用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置，其特征在于：推进剂药条(16)固定在燃烧器(4)中，药条(16)的一端沿径向开有供电热丝(14)和靶线(15)穿过的小孔，给电热丝(14)通电后将药条(16)点燃，火焰从一端向另一端传播；用于测量推进剂药条燃烧速度的两根靶线(15)穿过药条(16)平行安装，并保持预设靶距；电连接器(12)安装在燃烧器(4)的外壳上，电连接器(12)的作用一是将外部电源的电流通过导线(13)引入电热丝(14)；作用二是将靶线(15)烧断时产生的脉冲信号传递给燃烧器外部的信号采集仪(11)，计算得出推进剂燃速；为了在靶线(15)、电热丝(14)和外部电路间传递信号，将导线(13)的一端连接靶线(15)或电热丝(14)，从燃烧器内部将另一端连接到电连接器(12)上，再从电连接器(12)的另一端连接至外部电路中；电连接器(12)在实验中用于传递电信号。 3.如权利要求1或2所述的用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置，其特征在于：进排气装置包括压力传感器(5)、排气阀(6)、过滤器(7)、至少三个接头的转接头(8)和进气阀(9)；压力传感器(5)和进气阀(9)的作用是在实验开始前对燃烧室内充入高压气体，并能通过压力传感器(5)测量当推进剂药条(16)燃烧时燃烧室内的压力变化；过滤器(7)和排气阀(6)的作用是在推进剂(16)完全燃烧后，将燃烧产物先经过滤器(7)过滤，再通过排气阀(6)排出；进排气装置的各元件间都是以管道通过焊接方式进行连接；旋转试验台(1)的作用是承载托盘装置与燃烧器(4)，共同旋转以产生离心力，为推进剂(16)的燃烧提供过载环境；托盘装置的作用是承载燃烧器(4)，包括连接杆(2)、托盘(3)、心轴(17)和固定螺母(18)；托盘(3)用于固定燃烧器(4)；位于托盘(3)两侧的两根心轴(17)对称布置，分别通过托盘(3)上的通孔装入旋转台(1)的安装孔内，在长度上应保证有一段轴颈能伸出安装孔，并在这段伸出的轴颈上加工出螺纹，最后用固定螺母(18)拧紧，从而将托盘(3)和心轴(17)固定在旋转台(1)上；连接杆(2)的作用是从另一端连接托盘(3)和旋转台(1)，使用不同尺寸的连接杆(2)，从而使燃烧器(4)在不同的安装角度下进行实验。 4.如权利要求3所述的用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置，其特征在于：使燃烧器(4)在不同的安装角度下进行实验具体实验方法为，以心轴(17)为圆心，旋转托盘(3)并调整托盘(3)的安装角度以改变药条(16)的燃烧方向，再使用相应长度的连接杆(2)连接托盘(3)和旋转台(1)；由于旋转台(1)水平，所产生的离心力始终在水平面内，改变药条(16)的燃烧方向从而实现药条(16)燃烧方向与所受过载力方向夹角可调的功能。 5.如权利要求4所述的用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置，其特征在于：所述转接头选等径三通转接头(8)。 6.用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置的试验方法其特征在于：按照如权利要求1、2或3所述的用于过载条件下推进剂多角度燃速测量的实验装置的连接关系将实验装置组装完成后，打开进排气装置中的进气阀门(9)，向燃烧器(4)内充入高压氮气，根据压力传感器(5)判断室内压强是否达到实验设定值，若室内压强达到实验设定值后，关闭进气阀门(9)；将托盘(3)以水平角度装配至旋转试验台(1)，将心轴(17)通过托盘(3)上的孔装入旋转试验台(1)的安装孔内，再以固定螺母(18)拧紧，然后将燃烧器(4)固定于托盘(3)上，完成装配；起动旋转台(1)，当旋转台(1)达到额度转速后，燃烧器(4)则处于过载环境下，然后给电连接器(12)通电，电流通过电连接器(12)和导线(13)传递至燃烧器(4)内的电热丝(14)，电热丝(14)发热并点燃药条(16)，火焰从一端向另一端传播，并先后烧断第一根和第二根靶线(15)，共产生两次脉冲信号，信号通过导线(13)和电连接器(12)传递至燃烧器(4)外部的信号采集仪(11)，记录得到两次脉冲信号的间隔时间Δt，根据两根靶线(15)的距离L和间隔时间Δt，即能够推算出推进剂(16)的平均燃速v；待药条(16)完全燃烧且经历一段时间的冷却后，打开排气阀门(6)，将残余废气通过过滤器(7)和排气阀门(6)排出，实现在过载条件下，当燃烧器(4)水平放置时对推进剂(16)的燃速测量和压力测量；完成当燃烧器(4)水平放置时对推进剂(16)的燃速测量和压力测量后，松开固定螺母(18)，根据设定的实验角度，以心轴(17)为圆心，顺时针旋转托盘(3)，使托盘(3)的安装角度符合实验要求，再拧紧固定螺母(18)并使用相应长度的连接杆(2)将托盘(3)和试验台(1)连接起来，然后重复燃烧器(4)水平放置时对推进剂(16)在过载环境下的燃速测量方法，实现在过载条件下对推进剂在多角度下的燃速测量。
所属类别：	发明专利