【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液化天然气监测，尤其涉及一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置。
技术介绍
1、天然气是当今最清洁的化石燃料。天然气液化后能够极大增加储存容量，是目前最经济的储存和远距离运输方式，在远距离海运、海上天然气开发、绿色船舶等方面广泛应用，经液化后储存的lng(液化天然气)温度低、能量密度大、易受海况影响。由于海上储运环境复杂，加之lng低粘度的特性，轻微振动就可能造成天然气较大的晃动；特别对于lng液舱，晃荡导致舱内热力参数波动，使lng燃料的供给不稳定。为了保证在海况条件下lng液舱的热力参数稳定，保障lng动力船舶的燃料供给与正常航行，有必要掌握晃荡条件下lng液舱内的气液两相热力参数响应规律，而采用试验测试是必要的研究手段。
2、考虑试验成本与安全性因素，开展小尺度液舱晃荡响应试验是可行的技术方案，但仍存在以下难点与挑战：1)lng储存温度极低(-160℃以下)，为模拟真实的储存工况条件，需要使试验装置能够运行于极低温环境下，并配套相应的预冷和保冷措施；2)为模拟实际海况条件，需要能够使低温液舱发生多自由度晃荡，并能够观测低温介质的晃荡过程；3)lng动力船舶的液舱运行压力在4-8bar，为此必须保证试验的液舱模型能够耐压且气密性良好。
3、因此，本领域的技术人员致力于开发一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，模拟实际海况下低温液舱的热力响应过程，可同时满足极低温、晃荡运动、可视化与耐压要求。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，包括容器主体部分、流场可视化部分和六自由度晃荡台，其中，所述容器主体部分包括试验液舱、顶盖部分和正面观察窗，所述顶盖部分设置在所述试验液舱的上部，所述顶盖部分设有真空腔，所述正面观察窗内设有观察窗真空腔，所述容器主体部分固定安装在所述六自由度晃荡台上，所述流场可视化部分包括高速相机和固定云台，所述高速相机安装在所述固定云台上，所述固定云台安装在所述六自由度晃荡台上，所述六自由度晃荡台可以实现在空间六个自由度上的运动。
3、进一步地，还包括数采部分，所述数采部分包括压力表、传感器固定件和温度传感器组，所述压力表安装在所述试验液舱上，所述传感器固定件为安装在所述试验液舱内的不锈钢棒，所述温度传感器组固定安装在所述传感器固定件上，所述温度传感器组由多个设置在不同液位的温度传感器组成。
4、进一步地，所述顶盖部分还包括第三真空阀、注液阀和排气阀，所述第三真空阀安装在所述真空腔上，所述注液阀和所述排气阀安装在所述试验液舱上。
5、进一步地，所述正面观察窗安装在所述试验液舱的正面，所述正面观察窗还包括观察窗顶盖、第一观察窗垫片、第一观察窗玻璃、第一密封圈、第一观察窗固定法兰、第二观察窗固定法兰、第二密封圈、第二观察窗玻璃、第二观察窗垫片和观察窗底座法兰，所述第一观察窗垫片位于所述观察窗顶盖和所述第一观察窗玻璃之间，所述第一密封圈位于所述第一观察窗玻璃和所述第一观察窗固定法兰之间，所述第一观察窗固定法兰将所述第一观察窗玻璃固定在所述观察窗真空腔上，所述第二观察窗垫片位于所述观察窗底座法兰和所述第二观察窗玻璃之间，所述第二密封圈位于所述第二观察窗玻璃和所述第二观察窗固定法兰之间，所述第二观察窗固定法兰将所述第二观察窗玻璃固定在所述观察窗真空腔上。
6、进一步地，所述第一观察窗玻璃和所述第二观察窗玻璃采用透明材质石英玻璃。
7、进一步地，所述容器主体部分还包括背面观察窗，所述背面观察窗安装在所述试验液舱的背面，所述背面观察窗与所述正面观察窗的结构相同。
8、进一步地，所述容器主体部分还包括第一真空阀和第二真空阀，所述第一真空阀安装在所述正面观察窗的观察窗真空腔上，所述第二真空阀安装在所述背面观察窗的观察窗真空腔上。
9、进一步地，所述流场可视化部分还包括面板光源，所述固定云台设置在所述试验液舱的前侧，所述面板光源设置在所述试验液舱的后侧，所述面板光源固定在所述六自由度晃荡台上。
10、进一步地，所述容器主体部分还包括保冷隔板，所述保冷隔板安装在所述试验液舱和所述六自由度晃荡台之间。
11、进一步地，所述六自由度晃荡台由六只作动简、上下各六只万向铰链以及上下两个平台组成。
12、本专利技术的有益效果如下：
13、1、液化天然气储存温度极低，普通试验测试装置难以模拟真实的储存工况条件，本专利技术设计了新的试验测试装置，使其能够运行于极低温的环境下，并配套相应的预冷和保冷措施，装置腔体、法兰视镜、垫片等均采用耐低温材质，在试验液舱和视窗玻璃间添加真空腔进行隔热保冷，视窗采用双层结构，在双层窗顶部开孔，通过真空泵将夹层中的空气抽出来制造真空条件，从而实现试验液舱的隔热保冷。
14、2、为模拟实际海况条件，需要能够使低温液舱发生多自由度晃荡，并能够观测低温介质的晃荡过程，本专利技术在试验液舱的正面和背面均设置视窗观察气液交界面形态。通过晃荡平台施加外部激励，视窗采用透明材质石英玻璃，晃荡激励平台采用六自由度晃荡平台，设置相应的幅值以及频率可以模拟出简谐波或复杂波浪的效果，通过视窗与高速相机配合可实现对低温介质晃荡过程的观测捕捉，六自由度晃荡平台能够模拟实际海况条件。
15、3、液化天然气动力船舶的液舱运行压力在4-8bar，要求试验测试装置耐压并具有良好的气密性，本专利技术设计了新的试验测试装置，使其能够在实际液舱运行压力下进行晃荡响应的可视化测试，使用耐压材料，在加工时考虑腔体的耐压要求和连接处的气密性要求，试验测试装置满足耐压要求且气密性良好，可模拟真实的lng动力船舶运行时低温液舱的晃荡情况。
16、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，包括容器主体部分、流场可视化部分和六自由度晃荡台，其中，所述容器主体部分包括试验液舱、顶盖部分和正面观察窗，所述顶盖部分设置在所述试验液舱的上部，所述顶盖部分设有真空腔，所述正面观察窗内设有观察窗真空腔，所述容器主体部分固定安装在所述六自由度晃荡台上，所述流场可视化部分包括高速相机和固定云台，所述高速相机安装在所述固定云台上，所述固定云台安装在所述六自由度晃荡台上，所述六自由度晃荡台可以实现在空间六个自由度上的运动。
2.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，还包括数采部分，所述数采部分包括压力表、传感器固定件和温度传感器组，所述压力表安装在所述试验液舱上，所述传感器固定件为安装在所述试验液舱内的不锈钢棒，所述温度传感器组固定安装在所述传感器固定件上，所述温度传感器组由多个设置在不同液位的温度传感器组成。
3.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述顶盖部分还包括第三真空阀、注液阀和排气阀，所述第三真空阀安装在所述真空腔上，所述注液阀和所述排气阀安
4.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述正面观察窗安装在所述试验液舱的正面，所述正面观察窗还包括观察窗顶盖、第一观察窗垫片、第一观察窗玻璃、第一密封圈、第一观察窗固定法兰、第二观察窗固定法兰、第二密封圈、第二观察窗玻璃、第二观察窗垫片和观察窗底座法兰，所述第一观察窗垫片位于所述观察窗顶盖和所述第一观察窗玻璃之间，所述第一密封圈位于所述第一观察窗玻璃和所述第一观察窗固定法兰之间，所述第一观察窗固定法兰将所述第一观察窗玻璃固定在所述观察窗真空腔上，所述第二观察窗垫片位于所述观察窗底座法兰和所述第二观察窗玻璃之间，所述第二密封圈位于所述第二观察窗玻璃和所述第二观察窗固定法兰之间，所述第二观察窗固定法兰将所述第二观察窗玻璃固定在所述观察窗真空腔上。
5.如权利要求4所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述第一观察窗玻璃和所述第二观察窗玻璃采用透明材质石英玻璃。
6.如权利要求4所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述容器主体部分还包括背面观察窗，所述背面观察窗安装在所述试验液舱的背面，所述背面观察窗与所述正面观察窗的结构相同。
7.如权利要求6所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述容器主体部分还包括第一真空阀和第二真空阀，所述第一真空阀安装在所述正面观察窗的观察窗真空腔上，所述第二真空阀安装在所述背面观察窗的观察窗真空腔上。
8.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述流场可视化部分还包括面板光源，所述固定云台设置在所述试验液舱的前侧，所述面板光源设置在所述试验液舱的后侧，所述面板光源固定在所述六自由度晃荡台上。
9.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述容器主体部分还包括保冷隔板，所述保冷隔板安装在所述试验液舱和所述六自由度晃荡台之间。
10.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述六自由度晃荡台由六只作动简、上下各六只万向铰链以及上下两个平台组成。
...【技术特征摘要】
1.一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，包括容器主体部分、流场可视化部分和六自由度晃荡台，其中，所述容器主体部分包括试验液舱、顶盖部分和正面观察窗，所述顶盖部分设置在所述试验液舱的上部，所述顶盖部分设有真空腔，所述正面观察窗内设有观察窗真空腔，所述容器主体部分固定安装在所述六自由度晃荡台上，所述流场可视化部分包括高速相机和固定云台，所述高速相机安装在所述固定云台上，所述固定云台安装在所述六自由度晃荡台上，所述六自由度晃荡台可以实现在空间六个自由度上的运动。
2.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，还包括数采部分，所述数采部分包括压力表、传感器固定件和温度传感器组，所述压力表安装在所述试验液舱上，所述传感器固定件为安装在所述试验液舱内的不锈钢棒，所述温度传感器组固定安装在所述传感器固定件上，所述温度传感器组由多个设置在不同液位的温度传感器组成。
3.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述顶盖部分还包括第三真空阀、注液阀和排气阀，所述第三真空阀安装在所述真空腔上，所述注液阀和所述排气阀安装在所述试验液舱上。
4.如权利要求1所述的一种晃荡液舱热响应的可视化测试装置，其特征在于，所述正面观察窗安装在所述试验液舱的正面，所述正面观察窗还包括观察窗顶盖、第一观察窗垫片、第一观察窗玻璃、第一密封圈、第一观察窗固定法兰、第二观察窗固定法兰、第二密封圈、第二观察窗玻璃、第二观察窗垫片和观察窗底座法兰，所述第一观察窗垫片位于所述观察窗顶盖和所述第一观察窗玻璃之间，所述第一密封圈位于所述第一观察窗玻璃和所述第一观察...
【专利技术属性】
技术研发人员：段钟弟，薛鸿祥，冯硕，袁昱超，王健虎，唐文勇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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