一种基于发射药药柱专用烤燃装置的耦合烤燃方法与流程

本发明属于发射药药柱烤燃的技术领域，具体地说，涉及一种基于发射药药柱专用烤燃装置的耦合烤燃方法。

背景技术：

弹药是武器装备的重要组成部分，是作战体系毁伤目标的终端主体。在弹药各部件中，发射药最易受环境影响分解放热而发生自燃自爆。

现有的发射药燃爆研究，有的是采用经典热爆炸理论进行定性的理论分析，但缺乏实验验证，尤其是大药量大直径实验目前尚处于理论阶段；有的进行了一些小型实验，但缺乏与工程紧密联系的理论指导；有的在理论模型中忽略了发射药热分解与所经历的反应过程有关这样一个事实，此外在散热的边界条件上忽略了辐射，而对流换热系数也认为是常数，这样使得真实的模拟发射药受环境影响而发生自燃自爆的准确性。

技术实现要素：

本发明提供一种提高模拟发射药受环境影响而发生自燃自爆的准确性、且提高试验安全性能的药柱热传导烤燃方法及热辐射烤燃方法及热对流烤燃方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种药柱热传导烤燃方法，包括如下步骤：

s1、将发射药药柱与两固定座之一装配，且确保固定座上的绝热杆插入发射药药柱的装配孔内；

s2、将另一固定座上的绝热杆伸入发射药药柱相对应的装配孔内，当绝热杆完全伸入发射药药柱时，该固定座与发射药药柱相对应的端部装配，且两固定座与加热筒紧固连接并围构成密封的空间；

s3、将加热筒内注满可导热的气体，且保持加热筒内的压力为常压，且对加热筒进行加湿，使其内的湿度达到预定值；

s4、对加热筒进行持续加热，直至加热到预定的温度，控制加热筒的被加热量，使其在预定的时间内保持该预定的温度；

s5、监测发射药药柱内不同径向深度下的温度的变化，直至发射药药柱燃烧，分析得出发射药药柱在预定温度下，燃烧所需的时长，且得出发射药药柱内部燃烧的情况。

进一步的，在步骤s1中，发射药药柱先选择固定的固定座所在的端盖与加热筒的一端预先连接固定，或者与发射药药柱装配后再与加热筒连接固定。

进一步的，步骤s4中，在对加热筒加热的同时，控制驱动机构驱动固定座带动发射药药柱转动。

本发明还公开了一种药柱热辐射烤燃方法，包括如下步骤：

s1、将发射药药柱与两固定座之一装配，且确保固定座上的绝热杆插入发射药药柱的装配孔内；

s2、将另一固定座上的绝热杆伸入发射药药柱相对应的装配孔内，当绝热杆完全伸入发射药药柱时，该固定座与发射药药柱相对应的端部装配，且两固定座与加热筒紧固连接并围构成密封的空间；

s3、对加热筒进行抽真空，当真空度达到百分百后，封闭所有直接和间接与加热筒连通的通道；

s4、对加热筒进行持续加热，直至加热到预定的温度，控制加热筒的被加热量，使其在预定的时间内保持该预定的温度；

s5、监测发射药药柱内不同径向深度下的温度的变化，直至发射药药柱燃烧，分析得出发射药药柱在预定温度下，燃烧所需的时长，且得出发射药药柱内部燃烧的情况。

进一步的，在步骤s4和步骤s5中，当加热筒内真空度变低时，进行二次或多次抽真空，直至真空度在发射药药柱燃烧前不发生变化为止。

进一步的，步骤s4中，在对加热筒加热的同时，控制驱动机构驱动固定座带动发射药药柱转动。

本发明还公开了一种药柱热对流烤燃方法，包括如下步骤：

s1、将发射药药柱与两固定座之一装配，且确保固定座上的绝热杆插入发射药药柱的装配孔内；

s2、将另一固定座上的绝热杆伸入发射药药柱相对应的装配孔内，当绝热杆完全伸入发射药药柱时，该固定座与发射药药柱相对应的端部装配，且两固定座与加热筒紧固连接并围构成密封的空间；

s3、将加热的气体通过热对流机构进入加热筒，完成气体在加热筒内进行对流或直流或旋流运动；

s4、热对流机构持续对经过其内的气体进行加热，同时加热筒对筒内的气体进行加热，直至加热筒内的温度达到预定的温度，控制加热筒和热对流机构的加热量，使发射药药柱在预定的时间内保持该预定的温度；

s5、监测发射药药柱内不同径向深度下的温度的变化，直至发射药药柱燃烧，分析得出发射药药柱在预定温度下，燃烧所需的时长，且得出发射药药柱内部燃烧的情况。

进一步的，在步骤s4中，通过热对流机构对经过其内的气体进行加湿，以使加热筒内的湿度保持在预定值。

进一步的，在步骤s3中所述的对流为，将气体由加热筒两端的热对流机构分别进入加热筒，两股气体在加热筒内相互对撞，且两股气体的流速相同或者不同；或者各股气体的流速逐渐升高再降低在升高，如此往复，且两股气体的流速升高或降低为同步或者不同步进行。

进一步的，在步骤s3中所述的旋流分为直流旋流和对流旋流，其中，

直流旋流：气体择一热对流机构进入加热筒，根据需求进行加湿，气体由另一热对流机构派出加热筒，同时驱动固定发射药药柱的固定机构进行旋转，固定机构作用流经其上的气体，使得气体产生旋流；

对流旋流：将气体由加热筒两端的热对流机构分别进入加热筒，两股气体在加热筒内相互对撞，同时驱动固定发射药药柱的固定机构进行旋转，固定机构作用流经其上的气体，使得气体产生旋流，两股旋流的气体发生对撞。

本发明还公开了一种发射药药柱多项耦合的烤燃方法，包括上述的三种方法中至少两种方法对发射药药柱进行烤燃，并实时监测发射药药柱内部及所处空间的温度变化情况。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：由于本发明在加热筒的两端分别设置热对流机构，其加热的方式为：一、气体择一热对流机构进入加热筒，从另一热对流机构排出加热筒，实现了发射药药柱与直流气体发生热交换；二、气体由两热对流机构进入加热筒，两股气体在加热筒内发生对流，实现了发射药药柱与对流气体的热交换；三、气体选择上述两种形式进入加热筒，同时旋转固定机构，使发射药药柱旋转，固定机构将气体扰动并形成旋流，该旋流分为两种，分别为直流旋流和对流旋流，实现了发射药药柱的在气体旋流情况下进行热交换；四、气体择一热对流机构进入并充满加热筒封闭与加热筒连通的各个通道，对加热筒进行加热，热量通过筒内的气体传递给发射药药柱，进而实现通过热传导对发射药药柱进行加热；五、将与加热筒连通的各个通道关闭，仅留一热对流机构与加热筒连通，通过热对流机构对加热筒进行拉真空，使得加热筒内的发射药药柱处于真空状态，这样热量只能通过热辐射的方式对发射药药柱进行加热，进而实现模拟发射药药柱热辐射加热；六、上述的五种加热方式中至少两种方式的组合，组合式加热；七、上述的一至六的加热方式中，伴随着对加热筒内湿度的控制，实现不同温度、湿度组合下，发射药药柱的模拟自燃的时长及自燃的情况；综上可知，本发明可模拟发射药药柱自燃的多种情况，提高了模拟发射药受环境影响而发生自燃自爆的准确性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的轴向结构剖视图；

图3为本发明实施例去除驱动机构的拆分后的结构示意图；

图4为本发明实施例两固定机构对发射药药柱夹持固定的结构示意图；

图5为本发明实施例固定机构与端盖连接的结构示意图；

图6为本发明实施例固定机构中固定座与监测单元连接的结构示意图；

图7为图6另一角度的结构示意图；

图8为本发明实施例另一种固定座的结构示意图；

图9为本发明实施例热对流机构的结构示意图。

标注部件：1-卧式筒体，2-底座，3-端盖，4-装配腔，5-轴承，6-密封盖，7-固定座，8-转轴，9-母接头，10-导线通道a，11-导线通道b，12-导流板，13-套体，14-锁紧螺栓，15-导电滑环，16-从动轮，17-主动轮，18-驱动电机，19-第一电磁加热线圈，20-出口管，21-发射药药柱，22-装配孔，23-绝热杆，24-中空腔，25-第一温度传感器，26-湿度传感器，27-压力传感器，28-进口总管，29-第二电磁加热线圈，30-连接管，31-均布管，32-接头管，33-连接套，34-进口支管，35-第二温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种可变换多种烤燃方式的发射药药柱烤燃装置，如图1所示，包括加热筒、驱动机构、两个固定机构及两个热对流机构，其中，加热筒具有加热功能，一般采用的方式有：一、加热筒包括一个卧式筒体1，卧式筒体1的外周上螺旋盘绕有蒸汽加热管或热油加热管或电加热丝或第一电磁加热线圈19；二、加热筒包括一个卧式筒体1，卧式筒体1为夹层的结构，在夹层内设置有蒸汽加热盘管或热油加热盘管或电加热丝或第一电磁加热线圈19，或者直通热水、热油或蒸汽等介质。上述的卧式筒体1被底座2所支撑。两个端盖3分别通过螺栓可拆卸安装在加热筒的轴向两端，用于将加热筒封闭成密封的空间，且上述的两个固定机构分别转动连接在两个端盖3上，固定机构用于固定发射药药柱21并监测发射药药柱21温度。两个固定机构择一与驱动机构传动连接，该驱动机构设置在加热筒的外部。上述的两个热对流机构安装在加热筒的轴向两端并均与加热筒的内部连通，在加热筒上安装有第一温度传感器25、湿度传感器26及压力传感器27。本发明的工作原理及优势在于：由于本发明在加热筒的两端分别设置热对流机构，其对发射药药柱21的加热方式为多种，具体的：一、气体择一热对流机构进入加热筒，从另一热对流机构排出加热筒，实现了发射药药柱21与直流气体发生热交换；二、气体由两热对流机构进入加热筒，两股气体在加热筒内发生对流，实现了发射药药柱21与对流气体的热交换；三、气体选择上述两种形式进入加热筒，同时旋转固定机构，使发射药药柱21旋转，固定机构将气体扰动并形成旋流，该旋流分为两种，分别为直流旋流和对流旋流，实现了发射药药柱21的在气体旋流情况下进行热交换；四、气体择一热对流机构进入并充满加热筒封闭与加热筒连通的各个通道，对加热筒进行加热，热量通过筒内的气体传递给发射药药柱21，进而实现通过热传导对发射药药柱21进行加热；五、将与加热筒连通的各个通道关闭，仅留一热对流机构与加热筒连通，通过热对流机构对加热筒进行拉真空，使得加热筒内的发射药药柱21处于真空状态，这样热量只能通过热辐射的方式对发射药药柱21进行加热，进而实现模拟发射药药柱21热辐射加热；六、上述的五种加热方式中至少两种方式的组合，组合式加热；七、上述的一至六的加热方式中，伴随着对加热筒内湿度的控制，实现不同温度、湿度组合下，发射药药柱21的模拟自燃的时长及自燃的情况；综上可知，本发明可模拟发射药药柱21自燃的多种情况，提高了模拟发射药受环境影响而发生自燃自爆的准确性。

作为本发明的一个优选的实施例，如图1-2所示，热对流机构包括进口总管28、均布管31、连接管30及多根进口支管34。其中，所述的多根进口支管34均匀地构造在端盖3上，每根进口支管34沿加热筒的轴向伸入加热筒，且经进口支管34进入加热筒的气体不会被所在端的发射药药柱21的端部阻挡，每根进口支管34位于加热筒外的一端均与环形的均布管31连通，且均布管31经至少两根与其连通的连接管30与进口总管28连通。本实施例的工作原理为：气体通过动力源(一般为气泵)依次通过进口总管28、连接管30、均布管31及各进口支管34，之后进入加热筒内，并与发射药药柱21进行换热。为了使气体与加热筒内温度保持恒定，本实施例在进口总管28或各个连接管30外套装有第二电磁加热线圈29，用于加热流经的气体，第二电磁加热线圈29与加热筒的加热相辅相成，实现模拟在热对流的情况下发射药药柱21的自燃自爆。本实施例为了更换不同导气量的热对流机构，如图9所示，在均布管31上且与各进口支管34相对应的位置处构造有接头管32，接头管32与相对应的进口支管34经连接套33连接。其中，不同导气量的热对流机构的区别在于：连接管30的数量，进口总管28、连接管30的管径、长度等。

作为本发明的一个优选的实施例，如图2所示，在加热筒上构造有出口管20，该出口管20经密封帽封闭。采用此种结构的加热筒主要是应用于发射药药柱21热对流工况，即热气体由两个热对流机构相向进入加热筒内，并发生对流，之后混合的气体由出口管20排出。或者在出口管20上安装有两个与之连通的管道，这两个管道分别连接有两个动力源(气泵)，动力源的出口与相对应的热对流机构的进口连接，这样使得这两股气体在加热筒和两个热对流机构之间形成循环，有利于热量的充分利用，节约能耗，且充分降低加热筒内温度的波动，提高了试验的精确度。

作为本发明的一个优选的实施例，为了避免发射药药柱21发生燃爆时，加热筒的压力过高而损坏加热筒和/或固定机构等部件，在加热筒、端盖3至少其中之一上安装有安全泄压阀。

作为本发明的一个优选的实施例，如图3-8所示，固定机构包括固定座7和多个监测单元。其中，在发射药药柱21的两端且位于不同径向长度的位置处分别开有多个装配孔22，各个装配孔22沿发射药药柱21的轴向延伸，各个监测单元分别经相对应的装配孔22伸入发射药药柱21内。固定座7转动连接在相对应的端盖3上，固定座7远离相对应的端盖3的一端构造有供发射药药柱21端部装配的凹槽，并用于固定发射药药柱21端部，当两个端盖3装配在加热筒上时，发射药药柱21的两端被两个固定座7紧固夹持。各个监测单元可拆卸连接在固定座7上，并沿发射药药柱21的轴向伸入发射药药柱21内，并且各个监测单元位于发射药药柱21的不同径向长度的位置处。这样，这些监测单元监测发射药药柱21不同径向深度下温度的变化及燃烧情况。具体的，监测单元包括具有中空腔24的绝热杆23，该绝热杆23伸入发射药药柱21内，绝热杆23的一端与固定座7可拆卸连接，在绝热杆23上间隔安装有伸出绝热杆23的多个第二温度传感器35，第二温度传感器35的数量一般至少三个，这些第二温度传感器35不共线，不共线的设置主要是确保测量该装配孔22内非同一条线上的温度，使得去掉偏离较大数值后的平均值更加接近真实的情况，且各个第二温度传感器35的导线经绝热杆23的中空腔24连接在子接头上，该子接头构造在绝热杆23端部上，在固定座7上构造有母接头9，固定座7上构造有与各个母接头9相对应多个导线通道a10，这些导线通道a10汇聚于一个导线通道b11上，各个母接头9的导线穿经相对应的导线通道a10并汇集在导线通道b11处，汇集在一起的导线穿过导线通道b11与pc端电连接，绝缘杆经子接头和母接头9的插接而与固定座7连接。pc端还与第一温度传感器25、湿度传感器26、压力传感器27、第一电磁加热线圈19、第二电磁加热线圈29及第二温度传感器35电连接。

作为本发明的一个优选的实施例，固定座7与端盖3具体的转动连接方式为：如图5所示，在固定座7远离发射药药柱21的一端构造有转轴8，该转轴8沿发射药药柱21的轴线经相对应的端盖3延伸出加热筒，且转轴8与端盖3转动连接。优选的，在端盖3远离发射药药柱21一侧的端面上构造有装配腔4，该装配腔4向发射药药柱21凹陷，在装配腔4内装配有与其适配的轴承5，且装配腔4经与端盖3可拆卸连接的密封盖6封闭，装配腔4靠近固定机构的一端端面与相对应的固定机构相互靠近，且转轴8经装配腔4与轴承5装配，并且转轴8穿过密封盖6伸出端盖3。端盖3设置装配腔4的目的是，为了确保加热筒内发射药药柱21发生燃爆后，冲击力对轴承5造成影响或直接损害轴承5，端盖3和密封盖6配合，降低轴承5所受的冲击。其中，上述的导线通道b11构造于转轴8的中心部位并延伸出转轴8位于端盖3外的一端，在转轴8的该端安装有导电滑环15，导线通过导电滑环15与pc端电连接，并且在转轴8转动的过程中，导线不会发生缠绕打结的现象。

作为本发明的一个优选的实施例，如图8所示，在固定座7远离发射药药柱21的一端构造有套体13，转轴8的一端伸入套体13内，并通过多个锁紧螺栓14将二者紧固在一起。这样，可以更换不同型号的固定座7，以适应不同长度和半径的发射药药柱21的固定。

作为本发明的一个优选的实施例，如图5所示，固定座7的外周面的径向截面为圆形，在固定座7的外周面上均匀地构造有多个导流板12。这样，在固定座7带动发射药药柱21转动的过程，经热对流机构进入加热筒内的气体被导流板12的转动而发生旋流，进而加速发射药的热传递，且热传递均匀。本实施例为了提高旋流的效率，如图6-8所示，导流板12与固定座7外周面的夹角相同，且导流板12的倾斜方向与固定座7的旋转方向相同。

作为本发明的一个优选的实施例，如图1所示，驱动机构包括设置在加热筒外的驱动电机18，该驱动电机18的输出轴上安装有主动轮17，在其中一个固定座7的转轴8上安装有从动轮16，主动轮17与从动轮16通过链条或者皮带传动连接。

作为本发明的一个优选的实施例，固定座7和端盖3的表面均设置有绝热层，以避免导线的损坏。在加热筒的内壁上安装有防爆热成像摄像头，用于监测发射药药柱21外部的温度变化。

本发明还提供了一种发射药药柱烤燃装置，其与上述的区别为，去除了两个热对流机构、导流板12，其他的部分与上述的各个实施例均可相同，仅对发射药药柱21进行热辐射和热传导试验。现有的缺陷是：现有的加热筒内装配的发射药药柱21是与加热筒相适配的，并且不采用固定机构固定，发射药药柱21内的温度传感器是在发射药药柱21制作的过程中预埋于发射药药柱21内，在发射药药柱21燃爆后温度传感器的导线均会烧毁，且只能进行热传导试验，发射药药柱21发生燃爆后，加热筒发生变形或损坏，需要后续的维修。本发明发射药药柱21烤燃装置的加热筒与发射药药柱21之间存在一定的空间，在燃爆的过程中可通过安全泄压阀泄压，同时在该空间内注入导热气体，实现发射药药柱21的热传导加热，或者将该空间内的气体抽净，使之处于真空状态下，实现对发射药药柱21的热辐射加热；监测单元的设置，其与固定座7插装，监测单元上的第二温度传感器35的导线处于绝热杆23内，被绝热杆23所保护，提高了第二温度传感器35的使用寿命，且当某一监测单元损坏时，只需将其拔离更换新的监测单元即可，操作简单。同时，本发明对湿度的调节较为方便，用于上述的空间存在，只需对该空间加湿即可实现对发射药药柱21的逐渐加湿，更加真实的还原发射药药柱21处于不同自然环境中的情况。

本发明提供了一种药柱热传导烤燃方法，包括如下步骤：

s1、将发射药药柱21与两固定座7之一装配，且确保固定座7上的绝热杆23插入发射药药柱21的装配孔22内；

s2、将另一固定座7上的绝热杆23伸入发射药药柱21相对应的装配孔22内，当绝热杆23完全伸入发射药药柱21时，该固定座7与发射药药柱21相对应的端部装配，且两固定座7与加热筒紧固连接并围构成密封的空间；

s3、将加热筒内注满可导热的气体，且保持加热筒内的压力为常压，且对加热筒进行加湿，使其内的湿度达到预定值；

s4、对加热筒进行持续加热，直至加热到预定的温度，控制加热筒的被加热量，使其在预定的时间内保持该预定的温度；

s5、监测发射药药柱21内不同径向深度下的温度的变化，直至发射药药柱21燃烧，分析得出发射药药柱21在预定温度下，燃烧所需的时长，且得出发射药药柱21内部燃烧的情况。

作为本发明的一个优选的实施例，在步骤s1中，发射药药柱21先选择固定的固定座7所在的端盖3与加热筒的一端预先连接固定，或者与发射药药柱21装配后再与加热筒连接固定，两种方式以操作人员安装方便为主。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤s4中，在对加热筒加热的同时，控制驱动机构驱动固定座7带动发射药药柱21转动，以使发射药药柱21加热、加湿更加均匀。

本发明还公开了一种药柱热辐射烤燃方法，包括如下步骤：

s1、将发射药药柱21与两固定座7之一装配，且确保固定座7上的绝热杆23插入发射药药柱21的装配孔22内；

s2、将另一固定座7上的绝热杆23伸入发射药药柱21相对应的装配孔22内，当绝热杆23完全伸入发射药药柱21时，该固定座7与发射药药柱21相对应的端部装配，且两固定座7与加热筒紧固连接并围构成密封的空间；

s3、对加热筒进行抽真空，当真空度达到百分百后，封闭所有直接和间接与加热筒连通的通道；

s4、对加热筒进行持续加热，直至加热到预定的温度，控制加热筒的被加热量，使其在预定的时间内保持该预定的温度；

s5、监测发射药药柱21内不同径向深度下的温度的变化，直至发射药药柱21燃烧，分析得出发射药药柱21在预定温度下，燃烧所需的时长，且得出发射药药柱21内部燃烧的情况。

作为本发明的一个优选的实施例，在步骤s4和步骤s5中，当加热筒内真空度变低时，进行二次或多次抽真空，直至真空度在发射药药柱21燃烧前不发生变化为止。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤s4中，在对加热筒加热的同时，控制驱动机构驱动固定座7带动发射药药柱21转动，以使发射药药柱21加热、加湿更加均匀。

本发明还公开了一种药柱热对流烤燃方法，包括如下步骤：

s1、将发射药药柱21与两固定座7之一装配，且确保固定座7上的绝热杆23插入发射药药柱21的装配孔22内；

s2、将另一固定座7上的绝热杆23伸入发射药药柱21相对应的装配孔22内，当绝热杆23完全伸入发射药药柱21时，该固定座7与发射药药柱21相对应的端部装配，且两固定座7与加热筒紧固连接并围构成密封的空间；

s3、将加热的气体通过热对流机构进入加热筒，完成气体在加热筒内进行对流或直流或旋流运动；其中，对流为，将气体由加热筒两端的热对流机构分别进入加热筒，两股气体在加热筒内相互对撞，且两股气体的流速相同或者不同；或者各股气体的流速逐渐升高再降低在升高，如此往复，且两股气体的流速升高或降低为同步或者不同步进行；旋流分为直流旋流和对流旋流，其中，

直流旋流：气体择一热对流机构进入加热筒，根据需求进行加湿，气体由另一热对流机构派出加热筒，同时驱动固定发射药药柱21的固定机构进行旋转，固定机构作用流经其上的气体，使得气体产生旋流；

对流旋流：将气体由加热筒两端的热对流机构分别进入加热筒，两股气体在加热筒内相互对撞，同时驱动固定发射药药柱21的固定机构进行旋转，固定机构作用流经其上的气体，使得气体产生旋流，两股旋流的气体发生对撞；

s4、热对流机构持续对经过其内的气体进行加热，同时加热筒对筒内的气体进行加热，直至加热筒内的温度达到预定的温度，控制加热筒和热对流机构的加热量，使发射药药柱21在预定的时间内保持该预定的温度；为了在试验过程中发射药药柱21处于不同的湿度环境中，通过热对流机构对经过其内的气体进行加湿，以使加热筒内的湿度保持在预定值；

s5、监测发射药药柱21内不同径向深度下的温度的变化，直至发射药药柱21燃烧，分析得出发射药药柱21在预定温度下，燃烧所需的时长，且得出发射药药柱21内部燃烧的情况。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。