[发明专利]一种固体推进剂耐久能力评估鉴定的实验装置和使用方法

说明书

本发明涉及一种固体推进剂耐久能力评估鉴定的实验装置，由推进剂载荷实验装置及监测系统组成，推进剂载荷装置包括支撑架、挂钩、上夹具、传感器、试样、下夹具；挂钩一端安装在支撑架横梁上，挂钩另一端安装连接上夹具；试件上端安装在上夹具上，试件下端安装下夹具；传感器粘贴在试件应力敏感位置处；下夹具下部设置有竖杆，竖杆底端带有恒重砝码；监测系统包括数据处理系统和视频监控系统；数据处理系统监测试验过程中推进剂的应力变化；视频监控系统记录实验进展情况及试验现象。本发明能够模拟发动机药柱在载荷作用条件中推进剂性能的耐久能力，评估鉴定推进剂在受力条件下的性能劣化情况，为完善发动机的寿命评估补充试验方法及技术途径。

技术领域

本发明涉及固体推进剂在定载荷作用下的耐久实验装置和方法，应用于推进剂贮存性能的评估鉴定技术领域。

背景技术

国内评估鉴定发动机中药柱贮存性能的主要技术途径是利用推进剂方坯在高温环境中进行老化实验外推常温条件下推进剂的速率变化常数，以此来评估鉴定推进剂的贮存性能变化趋势。目前成熟的推进剂加速贮存实验方法是行业标准QJ 2328A-2005《复合固体推进剂高温加速老化实验方法》，该方法建立了高温加速后推进剂的贮存性能与贮存时间的关系，但该方法未考虑除温度以外的其他因素对推进剂造成的影响。实际上，发动机从生产制造、运输、勤务处理、仓库贮存直至最后发射的全过程要承受各种载荷作用，尤其是较大型的发动机药柱在贮存过程中会受到自身重力载荷的影响，发动机药柱在长期受到各种载荷形成的应力应变后，分子链断裂和微裂纹逐步发展和传播会造成药柱的损伤甚至出现裂纹，因此针对模拟发动机药柱经历的等效应力载荷需建立固体推进剂受力条件下的性能耐久能力评估鉴定方法，通过施加外力作用于推进剂来模拟发动机药柱的微裂纹发展趋势及应力条件下力学性能的耐久时间。目前国内开展该实验是利用拉伸机开展全部或部分实验，使用拉伸机实验成本高，造成资源严重浪费，而设计加工的固体推进剂耐久能力评估鉴定实验装置无需使用拉伸机，利用该装置开展实验，实验成本大幅降低，实验效率高，实验灵活，亦可在不同环境温度下进行，为开展此类实验的科研部门解决了实验装置及方法问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种固体推进剂耐久能力评估鉴定的实验装置，以解决模拟固体发动机药柱受力状态下药柱性能耐久能力及其微裂纹发展情况；同时，本发明还提供该实验装置的使用方法，以解决实验装置的使用问题。

为解决存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种固体推进剂耐久能力评估鉴定的实验装置，由推进剂载荷实验装置及监测系统组成，所述的推进剂载荷装置包括支撑架、挂钩、上夹具、传感器、试样、下夹具；所述挂钩一端安装在支撑架横梁上，挂钩另一端安装连接上夹具；所述试件为标准哑铃型试件，试件上端安装在上夹具上，试件下端安装下夹具；所述传感器粘贴在试件应力敏感位置处，传感器将收集的数据传递给数据处理系统；所述下夹具下部设置有竖杆，竖杆底端带有恒重砝码；所述的监测系统包括数据处理系统和视频监控系统；所述数据处理系统监测试验过程中推进剂的应力变化；所述的视频监控系统记录实验进展情况及试验现象。

为了方便挂钩在支撑架横梁上自由调整位置，特别地，本发明所述支撑架横梁上还可以设置有沟槽，挂钩上端安装在沟槽中，挂钩可在支撑架横梁上的沟槽中自由调整位置。

为了解决施加不同应力作用的实验要求，通过加载不同数量的配重砝码来调节载荷，实验快捷，特别地，本发明所述下夹具的恒重砝码上还可以加载有配重砝码，配重砝码为有缺口的圆柱体。

为了利于试件的固定，特别地，本发明所述上夹具和下夹具方形侧面有挡板形成能够下陷的凹槽，凹槽深度不小于10mm。

本发明的支撑架高度应高于挂钩、上、下夹具、试样安装后的总高度；挂钩为起到连接夹具与支撑架的作用，挂钩一端安装在支撑架横梁的沟槽中，起到固定上夹具的作用，且可在支撑架横梁上自由调整位置；试件为行业内标准哑铃型试件；配重砝码为有缺口的圆柱体，缺口是为了将其加载到下夹具的竖杆上。