船舶火灾的模拟实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种船舶火灾的模拟实验装置，包括密闭舱室，密闭舱室水平放置，密闭舱室的长与高的比例在10：1以内；密闭舱室的侧面为透明耐火玻璃，密闭舱室的顶面、底面均采用设于不锈钢板内的复合岩棉结构；自动通风控制机构，自动通风控制机构设于密闭舱室的上方，自动通风控制机构分别与密闭舱室的两端相连通；火源燃烧系统，火源系统设于密闭舱室内，火源燃烧系统与进风管之间的距离在1～3米内；烟气监控系统，所述烟气监控系统密闭舱室内；数据采集电脑，数据采集电脑通过多通道数据采集仪分别与火源燃烧系统以及烟气监控系统相连；数据采集电脑还与自动通风控制机构相连。

【技术实现步骤摘要】
船舶火灾的模拟实验装置
本专利技术涉及船舶火灾的模拟技术，更具体地说，是涉及一种船舶火灾的模拟实验装置。
技术介绍
在各类船舶灾害中，火灾是主要危害之一，船舶火灾产生的有毒有害高温烟气是造成人员伤亡的直接原因。因此，探索一种有效的能直接对船舶火灾的烟气运动进行模拟实验的新方法是很有必要的。目前研究火灾烟气蔓延规律的手段有实验研究和计算机数值模拟，其中计算机数值模拟技术包括场模型技术、区域模型技术和网络模型技术。作为水上运输工具，船舶舱室具有密封性，空间结构复杂，各个舱室是一个独立的空间，而整体上是一个具有独立通风系统的网络，单一的火灾蔓延模型并不能完全从局部到整体全面表征船舶火灾及烟气的运移规律，现有的火灾计算模拟与当前船舶火灾事故频发的现实存在矛盾，因此急需整合现有模拟实验技术的优点，研究船舶火灾烟气场景特性的场模型、区域模型和网络模型间的耦合技术，以实现由局部到整体全面计算船舶火灾发生后的场景特性。这就需要建立船舶火灾场景特性的场-区-网耦合模拟实验平台，将船舶火灾的场、区、网三种技术手段结合起来，开发三者之间的耦合技术，以全面表征具有复杂空间结构的船舶火灾场景特性。然而，船舶火灾场-区-网耦合模拟模型的研究鲜少，未见有建立相关实验装置的文献。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种船舶火灾的模拟实验装置。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种船舶火灾的模拟实验装置，包括：密闭舱室，所述密闭舱室水平放置，所述密闭舱室呈长方体结构，其长、宽、高的范围分别为10～20米、0.6～1.2米、1.0～2.0米，其中，所述密闭舱室的长与高的比例在10：1以内；所述密闭舱室的侧面为透明耐火玻璃，所述密闭舱室的顶面、底面均采用设于不锈钢板内的复合岩棉结构；自动通风控制机构，所述自动通风控制机构设于所述密闭舱室的上方，所述自动通风控制机构分别与所述密闭舱室的两端相连通；火源燃烧系统，所述火源燃烧系统设于密闭舱室内，所述火源燃烧系统与自动通风控制机构中的进风管之间的距离在1～3米内；烟气监控系统，所述烟气监控系统设于密闭舱室内；数据采集电脑，所述数据采集电脑通过多通道数据采集仪分别与所述火源燃烧系统以及所述烟气监控系统相连；所述数据采集电脑还与自动通风控制机构相连。所述自动通风控制机构包括进风管、出风管、轴流式防爆排烟风机以及通风控制系统，所述进风管以及出风管的横截面均为正方形，所述进风管以及出风管分别设于密闭舱室两端的上方，所述进风管以及出风管分别通过阀门与密闭舱室相连通，所述轴流式防爆排烟风机与所述出风管的出口相连通；所述通风控制系统分别与阀门以及轴流式防爆排烟风机相连；所述通风控制系统还与数据采集电脑相连。所述火源燃烧系统包括燃烧系统、燃料供应系统以及火源控制系统，所述燃烧系统包括横截面为圆形的油盘，所述油盘的直径范围：10～50厘米；所述油盘内还设有电加热丝；所述燃料供应系统包括装有液体燃料的筒体，所述筒体内设有两块自上而下放置的挡板，其中，一挡板的上端的水平位置高于所述油盘内的液体燃料的油面的水平位置，该挡板的下端设于筒体的底部的上方；另一挡板的下端与所述筒体的底部固定连接，其上端与所述油盘内的液体燃料的油面在同一个水平面上；所述挡板将筒体分为三个油腔，其中，第一油腔以及第二油腔的底部连通，第三油腔内设有油泵，所述油泵通过输油导管与所述第二油腔相连通；所述两挡板之间的油腔为第二油腔；所述电加热丝以及所述油泵分别与所述火源控制系统相连；所述筒体的下方以及油盘的下方分别设有电子天平，所述电子天平分别通过多通道数据采集仪与数据采集电脑相连。所述烟气监控系统包括温度检测机构、风速检测机构、烟气浓度检测机构以及压力检测机构。所述温度检测机构包括若干组温度传感器，各组温度传感器沿密闭舱室的轴线均匀间隔设于密闭舱室内，所述每组温度传感器内包括若干个自上而下均匀间隔垂直排列的温度传感器；每个温度传感器分别通过多通道数据采集仪与数据采集电脑相连。所述压力检测机构包括若干个压力传感器，所述压力传感器在同一个水平面内设于火源燃烧系统的下风口的密闭舱室的顶面的中心线下方，该水平面与所述密闭舱室的顶面的距离在5cm以内；每个压力传感器分别通过多通道数据采集仪与数据采集电脑相连。所述烟气浓度检测机构包括若干个烟雾传感器，所述烟雾传感器的前端通过能够闭合的烟气浓度取样孔伸入密闭舱室内，所述烟气浓度取样孔设于密闭舱室的同一侧面上，所述烟气浓度取样孔连成的直线为一水平线，该水平线距离密闭舱室的顶面的距离在30厘米以内；所述烟气浓度取样孔均设于火源燃烧系统的下风口；所述烟雾传感器分别通过多通道数据采集仪与数据采集电脑相连。所述风速检测机构设于密闭舱室的横截面上，所述风速检测机构与所述自动通风控制机构中的出风管的水平距离大于三倍通道的当量直径；所述风速检测机构包括均匀间隔垂直排列的若干组风速传感器，每组风速传感器内包括若干个风速传感器，其中，相邻四个风速传感器构成的矩形面积在0.05m2以内；所述风速传感器分别通过多通道数据采集仪与数据采集电脑相连。还包括标尺，所述标尺水平设于密闭舱室的侧面的上端。还包括液压式升降平台，所述液压式升降平台分别设于密闭舱室两端的下方，所述液压式升降平台调节密闭舱室与水平面的倾斜夹角，倾斜夹角的调节范围为±15°。所述自动通风控制机构调节烟气在所述火源燃烧系统下风口方向由分层到完全沉降的临界点，所述临界点满足以下条件：中的(Fr)cr＝1时；式中：(Fr)cr弗氏判别式；λ为上部热烟气流厚度与通道高度的比值；Z为上部热烟气流高度；h为通道高度。与现有技术相比，采用本专利技术的一种船舶火灾的模拟实验装置，模拟再现船舶舱室火灾羽流、烟气分层及烟气填充整个通道的全部场景特性，本装置模拟再现船舶舱室火灾羽流、烟气分层及烟气填充整个通道的全部场景特性，其有益技术效果可体现在以下几个方面：1.实验数据的稳定性：实验过程中火源燃烧速率恒定，显示供给燃油质量精度0.1克，油盘采用加热电阻丝加热点火；火源点上方顶棚温度控制在800℃以下。实验过程中根据控制油盘尺度和火源燃烧速率，控制烟气在实验舱室距火源点距离不同先产生分层并最终充满整个舱室通道；温度测点精度控制在0.1℃左右；烟气流速精度控制在0.01米/秒左右，压力测试精度控制在1帕左右；烟气中一氧化碳测量精度10ppm左右；由于实验条件和参数的可控性和稳定性好，因此实验的可重复性高。2.实验功能的扩展性：舱体主体结构放置于高度可调节脚架上，保证舱体倾斜角度范围0～15°，模拟船舶海上航行时由于自然风力或事故而在成的船体倾斜状态，加上油盘尺度大小可调节以改变火源燃烧特性，有助于研究不同火源燃烧特性下倾斜通道中由于烟气的节流效应和浮力效应的综合效应，而产生的火风压对烟气输运的作用机理；舱室顶部可扩展性地安装温度和烟雾浓度报警装置，可研究不同火灾报警装置对火灾响应的规律性和时效性；本实验装置可结合PIV粒子成像测速技术，对火灾流场空间结构以及流动特性开展实验研究。总之，本专利技术的一种船舶火灾的模拟实验装置可研究船舶火灾的场模型、区域模型和网络模型的边界耦合技术，具有实验的可重复性和可扩展性附图说明图1是本专利技术的实施例的结构示意图；图2是图1中的火源燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶火灾的模拟实验装置，其特征在于，包括：密闭舱室，所述密闭舱室水平放置，所述密闭舱室呈长方体结构，其长、宽、高的范围分别为10～20米、0.6～1.2米、1.0～2.0米，其中，所述密闭舱室的长与高的比例在10：1以内；所述密闭舱室的侧面为透明耐火玻璃，所述密闭舱室的顶面、底面均采用设于不锈钢板内的复合岩棉结构；自动通风控制机构，所述自动通风控制机构设于所述密闭舱室的上方，所述自动通风控制机构分别与所述密闭舱室的两端相连通；火源燃烧系统，所述火源燃烧系统设于密闭舱室内，所述火源燃烧系统与自动通风控制机构中的进风管之间的距离在1～3米内；烟气监控系统，所述烟气监控系统设于密闭舱室内；数据采集电脑，所述数据采集电脑通过多通道数据采集仪分别与所述火源燃烧系统以及所述烟气监控系统相连；所述数据采集电脑还与自动通风控制机构相连。

【技术特征摘要】
1.一种船舶火灾的模拟实验装置，其特征在于，包括：密闭舱室，所述密闭舱室水平放置，所述密闭舱室呈长方体结构，其长、宽、高的范围分别为10～20米、0.6～1.2米、1.0～2.0米，其中，所述密闭舱室的长与高的比例在10：1以内；所述密闭舱室的侧面为透明耐火玻璃，所述密闭舱室的顶面、底面均采用设于不锈钢板内的复合岩棉结构；自动通风控制机构，所述自动通风控制机构设于所述密闭舱室的上方，所述自动通风控制机构分别与所述密闭舱室的两端相连通；火源燃烧系统，所述火源燃烧系统设于密闭舱室内，所述火源燃烧系统与自动通风控制机构中的进风管之间的距离在1～3米内；烟气监控系统，所述烟气监控系统设于密闭舱室内；数据采集电脑，所述数据采集电脑通过多通道数据采集仪分别与所述火源燃烧系统以及所述烟气监控系统相连；所述数据采集电脑还与自动通风控制机构相连；所述火源燃烧系统包括燃烧系统、燃料供应系统以及火源控制系统，所述燃烧系统包括横截面为圆形的油盘，所述油盘的直径范围：10～50厘米；所述油盘内还设有电加热丝；所述燃料供应系统包括装有液体燃料的筒体，所述筒体内设有两块自上而下放置的挡板，其中，一挡板的上端的水平位置高于所述油盘内的液体燃料的油面的水平位置，该挡板的下端设于筒体的底部的上方；另一挡板的下端与所述筒体的底部固定连接，其上端与所述油盘内的液体燃料的油面在同一个水平面上；两挡板将筒体分为三个油腔，其中，第一油腔以及第二油腔的底部连通，第三油腔内设有油泵，所述油泵通过输油导管与所述第二油腔相连通；所述两挡板之间的油腔为第二油腔；所述电加热丝以及所述油泵分别与所述火源控制系统相连；所述筒体的下方以及油盘的下方分别设有电子天平，所述电子天平分别通过多通道数据采集仪与数据采集电脑相连。2.根据权利要求1所述的模拟实验装置，其特征在于，所述自动通风控制机构包括进风管、出风管、轴流式防爆排烟风机以及通风控制系统，所述进风管以及出风管的横截面均为正方形，所述进风管以及出风管分别设于密闭舱室两端的上方，所述进风管以及出风管分别通过阀门与密闭舱室相连通，所述轴流式防爆排烟风机与所述出风管的出口相连通；所述通风控制系统分别与阀门以及轴流式防爆排烟风机相连；所述通风控制系统还与数据采集电脑相连。3.根据权利要求1所述的模拟实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦宇，汪金辉，康与涛，吴玉剑，许涛，陈伟炯，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31