УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРЕНИЯ ПОРОХА Российский патент 2024 года по МПК G01N33/22 G03B39/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к технической области пороха и взрывчатых веществ, а точнее к устройству для испытания характеристик горения пороха.

Предшествующий уровень техники

Характеристики горения пороха являются одним из его основных свойств и представлены скоростью горения и температурой горения пороха. Процесс горения пороха представляет собой сложный физико-химический процесс автокаталитического осаждения. Согласно типичной теории многоступенчатого горения пороха, процесс горения пороха делится на три этапа (т.е. зона реакции в конденсированной фазе, зона задымления в газовой фазе и зона реакции в газовой фазе) или пять этапов (т.е. зона нагрева твердой фазы, зона реакции в конденсированной фазе, зона смешанных фаз или зона шипения, зона темноты и зона горения). Хотя интервалы между этапами различны, процесс горения схож, общей особенностью является то, что зона реакции в конденсированной фазе протекает только при горении в вакууме и при низком давлении (давление менее 1 МПа). При реакции горения конденсированной фазы изменения тепла и температуры в зоне реакции твердой фазы и ее поверхности являются ключевым параметром для изучения зоны реакции конденсированной фазы.

Для изучения характеристик горения пороха в известном уровне техники были представлены некоторые родственные технологии: например, патентная заявка на изобретение под номером 200810231739.8, в которой раскрывается устройство для испытания характеристик горения пороха в условиях вакуума; и патентная заявка на изобретение под номером 200910023951.X, в котором раскрыто устройство для тестирования характеристик горения пороха в условиях перепада давления.

В вышеупомянутых запатентованных технологиях используется высокоскоростная камера, которая позволяет четко снимать процесс горения и состояние воспламенения тестируемого образца пороха, устройства могут собирать и записывать данные изображения, выводимые высокоскоростной камерой, и, наконец, реализовывать функцию тестирования характеристик пороха.

Однако высокоскоростная камера в известном уровне техники устроена нестандартно, что ухудшает получаемое изображение. Кроме того, различные положения съемки требуют изменения установочного положения высокоскоростной камеры, которое не является стандартным. Следовательно, значительному влиянию подвергаются и полученное изображение, и окончательные результаты тестирования.

Таким образом, задача, которую необходимо срочно решить специалистам в данной области, заключается в создании и конструировании камеры сгорания и высокоскоростной камеры, способных адаптироваться к исследованию характеристик горения пороха и облегчающих адаптивное получение высокоточных изображений.

Сущность изобретения

Ввиду этого настоящее изобретение раскрывает устройство для испытания характеристик горения пороха, целью которого является решение технической проблемы.

Для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении используются следующие технические решения:

Устройство для испытания характеристик горения пороха содержит:

камеру сгорания, в которой основание вертикально закреплено снизу внутри камеры сгорания, полка для размещения пороха соединена с основанием с возможностью отсоединения, окна, соответствующие полке для размещения пороха, расположены на боковых стенках камеры сгорания и ее верхней стенке, съемные детали расположены на наружных поверхностях стенок с обеих сторон окон, а камера сгорания соединена с запальным элементом, который проходит до положения полки для размещения пороха;

механизм камеры, включающий внешнюю перемещаемую раму, элемент регулировки расстояния и высокоскоростную камеру; внешняя перемещаемая рама разъёмно соединяется со съемными деталями; элемент регулировки расстояния соединен с внутренней частью внешней перемещаемой рамы для осуществления регулировки расстояния от окон; и высокоскоростная камера закреплена на элементе регулировки расстояния, и ее объектив обращен к окну.

Согласно техническому решению, устройство для испытания характеристик горения пороха, раскрываемое настоящим изобретением, объединяет камеру сгорания и механизм камеры в разборную составную конструкцию, механизм камеры может быть установлен в различных положениях (по периферии и сверху) в соответствии с различными обстоятельствами и требованиями, для обеспечения видеосъемки по нескольким ракурсам может быть также задействовано различное количество механизмов камеры; и предусмотрен элемент регулировки расстояния в соответствии с положением съемки высокоскоростной камеры. Устройство обеспечивает более высокую точность съемки и отличается простотой конструкции в целом и удобством в использовании, что позволяет компенсировать конструктивные дефекты существующих устройств для испытания характеристик горения пороха; и устройство позволяет получить более точные результаты испытаний.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха, запальный элемент включает электрическое зажигающее устройство и запальный электрод; электрическое зажигающее устройство размещено снаружи камеры сгорания, запальный электрод расположен внутри камеры сгорания и находится в контакте с поверхностью сгораемого образца пороха, и запальный электрод электрически соединен с зажигающим устройством посредством провода. Испытуемый образец пороха быстро воспламеняется благодаря форме конструкции, в которой электрическое зажигающее устройство соединено с запальным электродом, что просто и надежно в использовании.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха полка для размещения пороха содержит составной стержень, опорную пластину, прижимные пластины и пружины; нижняя часть составного стержня неподвижно зафиксирована основанием; опорная пластина закреплена сверху составного стержня, и направляющий паз располагается на верхней поверхности опорной пластины; предусмотрены две прижимные пластины с возможностью скольжения, которые соединяются в направляющем пазе; и предусмотрены две пружины, расположенные в направляющем пазе и соответственно закрепленные между концами направляющего паза и прижимной пластины. Устройство для испытания характеристик горения пороха, предусмотренное настоящим изобретением, может стабильно фиксировать тестируемый образец пороха, и после его возгорания составной стержень может быть извлечен, и новая полка для размещения пороха подготовлена, что обеспечивает простоту в использовании, надежность и эффективность.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха устройство дополнительно содержит вакуумную часть, причем вакуумная часть включат вакуумную трубку, соединенную с камерой сгорания и подсоединенную к вакуумному насосу. Вакуумный насос соединен с вакуумной трубой, которая обеспечивает вакуумирование камеры сгорания, что позволяет удовлетворить различные требования к условиям испытаний.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха камера сгорания содержит короб и верхнюю крышку в разъемном герметичном соединении с коробом. Верхняя крышка разъемно соединена с коробом, что облегчает размещение внутренней конструкции и испытываемого образца пороха и обращение с ним.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха окна выполнены из специального кварцевого стекла, позволяющего достичь в камере сгорания среды высокого давления 200 МПа, обеспечивая тем самым техническую поддержку для съемки и изучения характеристик горения и состояния воспламенения пороха в среде высокого давления.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха съемная деталь содержит две направляющие, закрепленные на верхней и нижней поверхностях стенок окон, а внешняя перемещаемая рама снабжена направляющим пазом, подвижно соединяемым с направляющими. Соответствующая конструкция направляющей и направляющего паза предусмотрена для обеспечения быстрого соединения и открепления.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха съемная деталь дополнительно содержит неподвижную ограничительную пластину и подвижную ограничительную пластину; неподвижная ограничительная пластина закреплена на одном конце двух направляющих; подвижная ограничительная пластина закреплена на другом конце двух направляющих болтами, и подвижная ограничительная пластина и неподвижная ограничительная пластина ограничивают и фиксируют внешнюю перемещаемую раму на двух направляющих. Конструктивное исполнение неподвижной ограничительной пластины и подвижной ограничительной пластины обеспечивает устойчивость внешней перемещаемой рамы после ее присоединения.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха внешняя перемещаемая рама имеет прямоугольную рамную конструкцию, и на одной ее стороне предусмотрен паз направляющей, а направляющий стержень и опорная рама с резьбовым отверстием закреплены на внешней перемещаемой раме; и элемент регулировки расстояния включает скользящую пластину и резьбовой стержень, скользящая пластина зафиксирована с возможностью скольжения на направляющем стержне, высокоскоростная камера закреплена на скользящей пластине, резьбовой стержень находится в резьбовом соединении с опорной рамой с резьбовым отверстием, один конец резьбового стержня вращательно соединен со скользящей пластиной, а другой его конец закреплен на ручном маховике. Элемент регулировки расстояния по настоящему изобретению предусматривает конструкцию, которая совмещает резьбовой стержень со скользящим элементом, и перемещение скользящей пластины регулируется вращением резьбового стержня, что обеспечивает стабильность и высокую точность регулировки.

Предпочтительно, в устройстве для испытания характеристик горения пороха светозащитная пластина закреплена снаружи внешней перемещаемой рамы, и светокомпенсирующая лампа закреплена наверху, внутри светозащитной пластины. Различные конструкции внешней перемещаемой рамы могут быть выбраны в соответствии с различными требованиями к испытаниям, а светокомпенсирующая лампа используется после экранирования света, что позволяет предотвратить плохое качество съемки из-за нехватки естественного освещения.

Описание чертежей

Чертежи, необходимые для более четкого описания технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения или в известном уровне техники, будут представлены ниже. Очевидно, что чертежи в следующем описании являются лишь некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения, и специалисты данной отрасли могут разработать иные чертежи, основанные на предложенных чертежах без привлечения творческого труда.

Фиг. 1 представляет собой структурную принципиальную схему устройства для испытания характеристик горения пороха согласно варианту осуществления 1, предусмотренному настоящим изобретением;

Фиг. 2 представляет собой вид сверху на устройство для испытания характеристик горения пороха согласно варианту осуществления 1, предусмотренному настоящим изобретением;

Фиг. 3 представляет собой структурную принципиальную схему камеры сгорания, представленную в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 4 представляет собой структурную принципиальную схему полки для размещения пороха, в соответствии с настоящим изобретением;

На фиг. 5 показан вид полки для размещения пороха в разрезе, в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 6 представляет собой структурную принципиальную схему механизма камеры согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

Фиг. 7 представляет собой структурную принципиальную схему механизма камеры согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения; и

Фиг. 8 представляет собой структурную принципиальную схему устройства для испытания характеристик горения пороха согласно варианту осуществления 2, предусмотренному настоящим изобретением.

В котором:

камера сгорания;

11 - основание; 12 - полка для размещения пороха; 121 - составной стержень; 122 - опорная пластина; 1221 - направляющий паз; 123 - прижимная пластина; 124 - пружина; 13 - окна; 14 - съемные детали; 141 - направляющие; 142 - неподвижная ограничительная пластина; 143 - подвижная ограничительная пластина; 144 - болт; 15 - запальный элемент; 151 - электрическое зажигающее устройство; 152 - запальный электрод; 153 - провод; 16 - вакуумная часть; 161 - вакуумная трубка; 162 - вакуумный насос; 17 - короб; 18 - верхняя крышка;

механизм камеры;

21 - внешняя перемещаемая рама; 211 - паз направляющей; 212 - направляющий стержень; 213 - опорная рама с резьбовым отверстием; 22 - элемент регулировки расстояния; 221 - скользящая пластина; 222 - резьбовой стержень; 223 - ручной маховик; 23 - высокоскоростная камера; 24 - светозащитная пластина.

Детальное описание чертежей

Технические решения в вариантах осуществления настоящего изобретения будут четко и полностью описаны ниже в сочетании с чертежами в вариантах осуществления настоящего изобретения. Очевидно, описанные варианты осуществления являются лишь частью вариантов осуществления, а не всеми возможными вариантами осуществления настоящего изобретения. Основываясь на вариантах осуществления настоящего изобретения, все другие варианты осуществления, полученные специалистами в данной области без творческого труда, будут относиться к объему защиты настоящего изобретения.

Вариант осуществления 1:

Согласно фиг. 1 и фиг. 2, варианты осуществления настоящего изобретения раскрывают устройство для испытания характеристик горения пороха, содержащее:

камеру сгорания 1, в которой основание 11 вертикально закреплено снизу внутри камеры сгорания 1, полка для размещения пороха 12 соединена с основанием 11 с возможностью отсоединения, окна 13, соответствующие полке для размещения пороха 12, расположены на боковых стенках камеры сгорания 1 и ее верхней стенке, съемные детали 14 расположены на наружных поверхностях стенок с обеих сторон окон 13, а камера сгорания 1 соединена с запальным элементом 15, который проходит до положения полки для размещения пороха 12;

механизм камеры 2, включающий внешнюю перемещаемую раму 21, элемент регулировки расстояния 22 и высокоскоростную камеру 23; внешняя перемещаемая рама 21 разъемно соединена со съемными деталями 14; элемент регулировки расстояния 22 соединен с внутренней частью внешней перемещаемой рамы 21 для осуществления регулировки расстояния от окон 13; и высокоскоростная камера 23 закреплена на элементе регулировки расстояния 22, и ее объектив обращен к окну 13.

Для дальнейшей оптимизации технического решения запальный элемент 15 включает электрическое зажигающее устройство 151 и запальный электрод 152; электрическое зажигающее устройство 151 размещено снаружи камеры сгорания 1, запальный электрод 152 расположен внутри камеры сгорания 1 и находится в контакте с поверхностью сгораемого образца пороха, и запальный электрод 152 электрически соединен с зажигающим устройством 151 посредством провода 153.

Согласно фиг. 4 и фиг. 5, полка для размещения пороха 12 содержит составной стержень 121, опорную пластину 122, прижимные пластины 123 и пружины 124; нижняя часть составного стержня 121 неподвижно зафиксирована основанием 11; опорная пластина 122 закреплена сверху составного стержня 121, и направляющий паз 1221 располагается на верхней поверхности опорной пластины 122; предусмотрены две прижимные пластины 123 с возможностью скольжения, которые соединяются в направляющем пазе 1221; и предусмотрены две пружины 124, расположенные в направляющем пазе 1221 и соответственно закрепленные между концами направляющего паза 1221 и прижимной пластины 123.

В варианте осуществления фиксированная форма соединения составного стержня 121 и основания 11 представляет собой защелкивающуюся конструкцию, также может быть адаптирована конструкция резьбового соединения.

Для дальнейшей оптимизации технического решения устройство дополнительно содержит вакуумную часть 16, включающую вакуумную трубку 161, соединенную с камерой сгорания 1 и подсоединенную к вакуумному насосу 162.

Для дальнейшей оптимизации технического решения камера сгорания 1 содержит короб 17 и верхнюю крышку 18, находящуюся в разъемном герметичном соединении с коробом 17.

В варианте осуществления короб 17 и верхняя крышка 18 могут быть соединены посредством защелкивающейся конструкции или резьбовым соединением.

Для дальнейшей оптимизации технического решения окна 13 изготовлены из специального кварцевого стекла.

Согласно фиг. 3 и фиг. 6, съемная деталь 14 содержит две направляющие 141, закрепленные на верхней и нижней поверхностях стенок окон 13, а внешняя перемещаемая рама 21 снабжена пазом направляющей 211, подвижно соединяемым с направляющими 141.

В варианте осуществления, как показано на фигуре, участки направляющей 141 и паз направляющей 211 образуют зажимное соединение для предотвращения отсоединения.

Для дальнейшей оптимизации технического решения съемная деталь 14 дополнительно содержит неподвижную ограничительную пластину 142 и подвижную ограничительную пластину 143; неподвижная ограничительная пластина 142 закреплена на одном конце двух направляющих 141; подвижная ограничительная пластина 143 закреплена на другом конце двух направляющих 141 болтами 144, и подвижная ограничительная пластина 143 и неподвижная ограничительная пластина 142 ограничивают и фиксируют внешнюю перемещаемую раму 21 на двух направляющих 141.

Для дальнейшей оптимизации технического решения внешняя перемещаемая рама 21 имеет прямоугольную рамную конструкцию, и на одной ее стороне предусмотрен паз направляющей 211, а направляющий стержень 212 и опорная рама с резьбовым отверстием 213 закреплены на внешней перемещаемой раме 21; и элемент регулировки расстояния 22 включает скользящую пластину 221 и резьбовой стержень 222, скользящая пластина 221 зафиксирована с возможностью скольжения на направляющем стержне 212, высокоскоростная камера 23 закреплена на скользящей пластине 221, резьбовой стержень 222 находится в резьбовом соединении с опорной рамой с резьбовым отверстием 213, один конец резьбового стержня 222 вращательно соединен со скользящей пластиной 221, а другой его конец закреплен на ручном маховике 223.

Вариант осуществления 2:

Вариант осуществления дополнительно оптимизирован и усовершенствован на основе варианта осуществления 1. Согласно фиг. 7 и фиг. 8, светозащитная пластина 24 закреплена снаружи внешней перемещаемой рамы 21, и светокомпенсирующая лампа закреплена наверху, внутри светозащитной пластины 24.

Другие составные элементы варианта осуществления являются такими же, как и в варианте осуществления 1, и здесь не приводится повторного описания.

Каждый вариант осуществления описан последовательно. Основное внимание посвящается объяснениям отличий одного варианта осуществления изобретения от другого. Одни и те же и сходные элементы во всех вариантах осуществления могут быть соотнесены друг с другом. Устройство, раскрытое в вариантах осуществления изобретения, описано просто, поскольку устройство соответствует способу, раскрытому в вариантах осуществления. Обратитесь к описанию части способа для ссылки на соответствующую часть изобретения.

Приведенное выше описание раскрытых вариантов осуществления позволяет специалистам в данной области реализовать или использовать настоящее изобретение. Многие модификации, реализуемые в предложенных вариантах осуществления изобретения, будут очевидны специалистам в данной области. Общие принципы, определенные здесь, могут быть реализованы в других вариантах осуществления без отступления от духа или объема настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не будет ограничено предложенными вариантами осуществления, но будет соответствовать самой широкой области применения, соответствующей принципам и новым признакам, раскрытым в этом изобретении.

Использование: для испытания характеристик горения пороха. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для испытания характеристик горения пороха содержит камеру сгорания, в которой основание вертикально закреплено снизу внутри камеры сгорания, полка для размещения пороха соединена с основанием с возможностью отсоединения, окна, соответствующие полке для размещения пороха, расположены на боковых стенках камеры сгорания и ее верхней стенке, съемные детали расположены на наружных поверхностях стенок с обеих сторон окон, а камера сгорания соединена с запальным элементом, который доведен до положения полки для размещения пороха; механизм камеры, включающий внешнюю перемещаемую раму, элемент регулировки расстояния и высокоскоростную камеру; внешняя перемещаемая рама разъемно соединена со съемными деталями, содержащими две направляющие, закрепленные на верхней и нижней поверхностях стенок окон; элемент регулировки расстояния соединен с внутренней частью внешней перемещаемой рамы для осуществления регулировки расстояния от окон; и высокоскоростная камера закреплена на элементе регулировки расстояния, и ее объектив обращен к окну. Технический результат: обеспечение возможности получения точных характеристик горения пороха. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для испытания характеристик горения пороха, содержащее:

камеру сгорания (1), в которой основание (11) вертикально закреплено снизу внутри камеры сгорания (1), полка для размещения пороха (12) соединена с основанием (11) с возможностью отсоединения, окна (13), соответствующие полке для размещения пороха (12), расположены на боковых стенках камеры сгорания (1) и ее верхней стенке, съемные детали (14) расположены на наружных поверхностях стенок с обеих сторон окон (13), а камера сгорания (1) соединена с запальным элементом (15), который доведен до положения полки для размещения пороха (12);

механизм камеры (2), включающий внешнюю перемещаемую раму (21), элемент регулировки расстояния (22) и высокоскоростную камеру (23); внешняя перемещаемая рама (21) разъемно соединена со съемными деталями (14), содержащими две направляющие, закрепленные на верхней и нижней поверхностях стенок окон; элемент регулировки расстояния (22) соединен с внутренней частью внешней перемещаемой рамы (21) для осуществления регулировки расстояния от окон (13); и высокоскоростная камера (23) закреплена на элементе регулировки расстояния (22), и ее объектив обращен к окну (13).

2. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 1, в котором запальный элемент (15) включает электрическое зажигающее устройство (151) и запальный электрод (152); электрическое зажигающее устройство (151) размещено снаружи камеры сгорания (1), запальный электрод (152) расположен внутри камеры сгорания (1) и находится в контакте с поверхностью сгораемого образца пороха, и запальный электрод (152) электрически соединен с зажигающим устройством (151) посредством провода (153).

3. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 1, в котором полка для размещения пороха (12) содержит составной стержень (121), опорную пластину (122), прижимные пластины (123) и пружины (124); нижняя часть составного стержня (121) неподвижно зафиксирована основанием (11); опорная пластина (122) закреплена сверху составного стержня (121), и направляющий паз (1221) расположен на верхней поверхности опорной пластины (122); предусмотрены две прижимные пластины (123) с возможностью скольжения, которые соединены с направляющим пазом (1221); и предусмотрены две пружины (124), расположенные в направляющем пазе (1221) и соответственно закрепленные между концами направляющего паза (1221) и прижимной пластины (123).

4. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 1, дополнительно содержащее вакуумную часть (16), причем вакуумная часть (16) включает вакуумную трубку (161), соединенную с камерой сгорания (1) и подсоединенную к вакуумному насосу (162).

5. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 1, в котором камера сгорания (1) содержит короб (17) и верхнюю крышку (18), находящуюся в разъемном герметичном соединении с коробом (17).

6. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 1, в котором окна (13) выполнены из специального кварцевого стекла.

7. Устройство для испытания характеристик горения пороха по любому из пп. 1-6, в котором съемная деталь (14) содержит две направляющие (141), закрепленные на верхней и нижней поверхностях стенок окон (13), а внешняя перемещаемая рама (21) снабжена пазом направляющей (211), подвижно соединенным с направляющими (141).

8. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 7, в котором съемная деталь (14) дополнительно содержит неподвижную ограничительную пластину (142) и подвижную ограничительную пластину (143); неподвижная ограничительная пластина (142) закреплена на одном конце двух направляющих (141); подвижная ограничительная пластина (143) закреплена на другом конце двух направляющих (141) болтами (144), и подвижная ограничительная пластина (143) и неподвижная ограничительная пластина (142) ограничивают и фиксируют внешнюю перемещаемую раму (21) на двух направляющих (141).

9. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 7, в котором внешняя перемещаемая рама (21) имеет прямоугольную рамную конструкцию, и на одной ее стороне предусмотрен паз направляющей (211), а направляющий стержень (212) и опорная рама с резьбовым отверстием (213) закреплены на внешней перемещаемой раме (21); и элемент регулировки расстояния (22) включает скользящую пластину (221) и резьбовой стержень (222), скользящая пластина (221) зафиксирована с возможностью скольжения на направляющем стержне (212), высокоскоростная камера (23) закреплена на скользящей пластине (221), резьбовой стержень (222) находится в резьбовом соединении с опорной рамой с резьбовым отверстием (213), один конец резьбового стержня (222) вращательно соединен со скользящей пластиной (221), а другой его конец закреплен на ручном маховике (223).

10. Устройство для испытания характеристик горения пороха по п. 9, в котором светозащитная пластина (24) закреплена снаружи внешней перемещаемой рамы (21), и светокомпенсирующая лампа закреплена наверху, внутри светозащитной пластины (24).