【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体推进剂安全评估，具体涉及一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置及方法。
技术介绍
1、固体发动机在其生产、运输、转运和使用过程中会遇到很多意外的刺激源，如撞击、意外跌落、翻滚、高空坠落等，这些刺激因素是导致固体推进剂意外点火燃烧，甚至爆炸的重要原因。针对意外跌落和撞击等机械载荷下固体发动机安全性评估需要，现有技术中研究并制定了多种考核性实验，如12米跌落试验和火箭撬试验等，对于固体推进剂和发动机的使用安全性具有积极作用。然而这些试验针对多级发动机跌落试验、含喷管发动机垂直跌落试验的结果均表现异常，根据表观结果分析推测，造成结果异常的因素可能包括存在异物刺入的影响，这类通过性试验或考核性试验属于综合性评价试验，很难准确、定量的评估固体推进剂的受力、局部热和点火特性等问题的本质。
2、现有技术中缺少对于固体推进剂和发动机受到异物刺入的过程相关因素的研究，现有的实验方法和评估标准没有考虑异物刺入的影响，因此，亟需一种模拟异物刺入固体推进剂药柱和发动机的试验方法和装置。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置及方法，通过科学、合理的等效模型试验获得和药柱性能直接关联的定量数据，为固体推进剂安全性设计、评估和防护措施制定提供依据。通过落锤加载异物，使异物以一定速度刺入固体推进剂或发动机，结合力、热、波、光等各类物理量测试结果，表征推进剂药柱在该情况下的安全性。
2、本专利技术所采用的一个技术方案是
3、步骤s01：根据模拟场景计算异物刺入待测物体时的速度；
4、步骤s02：根据模拟场景选取标准异物和标准落锤，记录所述标准异物质量和所述标准落锤质量；
5、步骤s03：根据所述异物刺入待测物体时的速度、标准异物质量和标准落锤质量计算落锤高度，根据所述落锤高度下的试验结果设置高度梯度试验；
6、步骤s04：利用异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，根据所述高度梯度试验使所述标准落锤下落击中所述标准异物，使所述标准异物刺入所述待测物体；
7、步骤s05：观测所述标准异物刺入时待测物体的反应程度，获得安全阈值。
8、优选的，步骤s01中所述异物刺入待测物体时的速度v的计算公式为：
9、
10、其中，v为刺入速度，g为重力加速度9.8m/s2，h1为模拟场景中待测物体下降高度。
11、优选的，所述标准异物为钢质圆柱体、铝合金长方体或石墨喷管中的一种。
12、优选的，步骤s03中所述落锤高度h的计算公式为：
13、
14、其中，h为落锤高度，g为重力加速度9.8m/s2，v为刺入速度，m1为落锤质量，m2为标准异物质量。
15、优选的，步骤s05中所述安全阈值包括不反应-反应安全阈值、爆燃-爆炸安全阈值。
16、一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，包括基座和跌落架，所述基座和所述跌落架之间设置有垂直于基座的引导轨；
17、跌落架上设置有提升机械，所述提升机械通过电磁释放机构连接有落锤；
18、所述落锤通过滑轮与引导轨相连，沿引导轨上下移动落至异物槽上。
19、优选的，所述异物槽设置在药柱槽上方，所述异物槽设置有卡环结构，所述卡环结构承托标准异物。
20、优选的，所述异物槽下设置有限制器，所述限制器包括设置有异物通孔的上顶板，上顶板的下表面高于待测物体上表面，上顶板通过弹簧钢板连接在下底板上，所述下底板固定于基座上。
21、优选的，所述异物通孔的尺寸大于标准异物尺寸，小于落锤尺寸。
22、优选的，所述标准异物为钢质圆柱体、铝合金长方体或石墨喷管中的一种。
23、上述技术方案的有益效果：
24、本专利提供了一种异物刺入固体推进剂药的柱模拟装置及方法，对于定量研究固体推进剂药柱在异物刺入作用下的响应过程、反应程度和安全阈值等有重要作用。在试验过程中可根据需要对刺入速度、形状、材质进行调整，对药柱形变和受力、反应过程热、冲击波、高速摄影等情况进行监测，为评估推进剂药柱在异物刺入下的安全性提供了一种异物定位准确、可获取参数多、可操作性强、适用于大当量推进剂和发动机外场试验方法，且所需的装置和试验方法原理简单，在不同当量固体推进剂药柱和发动机异物刺入安全性评估方面均有良好的应用前景。
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1.一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，步骤S01中所述异物刺入待测物体时的速度V的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，所述标准异物为钢质圆柱体、铝合金长方体或石墨喷管中的一种。
4.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，步骤S03中所述落锤高度H的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，步骤S05中所述安全阈值包括不反应-反应安全阈值、爆燃-爆炸安全阈值。
6.一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，其特征在于，包括基座和跌落架，所述基座和所述跌落架之间设置有垂直于基座的引导轨；
7.根据权利要求6所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，其特征在于，所述异物槽设置在药柱槽上方，所述异物槽设置有卡环结构，所述卡环结构承托标准异物。
8.根据权利要求7所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟
9.根据权利要求8所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，其特征在于，所述异物通孔的尺寸大于标准异物尺寸，小于落锤尺寸。
10.根据权利要求7所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，其特征在于，所述标准异物为钢质圆柱体、铝合金长方体或石墨喷管中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，步骤s01中所述异物刺入待测物体时的速度v的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，所述标准异物为钢质圆柱体、铝合金长方体或石墨喷管中的一种。
4.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，步骤s03中所述落锤高度h的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的异物刺入固体推进剂药柱的模拟方法，其特征在于，步骤s05中所述安全阈值包括不反应-反应安全阈值、爆燃-爆炸安全阈值。
6.一种异物刺入固体推进剂药柱的模拟装置，其特征在于，包括基座和跌落架，所述基座和...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，胡大双，杨天昊，李博文，关红波，张天伟，肖旭，刘天棫，刘奕杉，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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