[发明专利]一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置

说明书

本发明公开了一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置，尤其涉及海上航行过程中由于风浪、碰撞或触礁等造成船舶颠簸倾斜，同时还受到海风影响的船舶甲板火灾场景。包括环境风模拟系统、可变角度倾斜支撑系统、火源系统以及配套数据采集系统，可模拟不同海况情况下(不同水平环境风速、不同倾斜角度的甲板)的火灾场景。在前人基础上既克服了全尺寸实验代价高昂和数值模拟不能真实反映实际火灾场景的特点，又保证了实验的可重复性，对于开展实验室科学研究和实际海况下船舶甲板火灾的防治具有较大的应用价值和指导意义。

技术领域

本发明设计火灾安全技术领域，具体涉及一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置，用于研究不同海况情况下(不同水平环境风速、不同倾斜角度的甲板)的船舶甲板池火行为。

背景技术

海上运输业的蓬勃发展，促进了造船业的快速发展。船舶在海上航行时，不可避免地会遭遇大风大浪的天气，导致船舶的颠簸倾斜。船舶甲板在此种情况下发生火灾，与静止情况下船舶甲板的火灾行为不同，此时的甲板火灾行为将同时受到船舶倾斜与外界环境风两种影响因素的共同作用。

前人对于环境风影响下保持水平状态的油池火行为已进行了大量的深入研究。无风情况下的油池火，前人研究的多集中在燃料的燃烧速率、火焰的轴向温度、辐射与卷吸特性，以及火焰的形态特征，包括火焰高度和火焰脉动特性。风作用下的油池火行为近年来一直是研究的热点，该方面的研究更多地集中在火焰倾角、火焰底部拖拽行为等。Oka和Ferrero基于风作用下不同尺寸燃料火焰倾角的实验结果分别给出了火焰倾角与风速的经验公式。胡隆华和唐飞近年来开展了大量的风作用下油池火实验，并提出了火焰倾角新的经验公式。朱培等实验研究了不同风向和风速下的乙醇油池火，研究表明火焰倾角随着风速的增加存在一个火焰倾角的极限值。

前人对于环境风作用下的油池火行为的研究，大多没有考虑油池火处于倾斜状态的情况。然而，船舶在航行过程中真实存在倾斜的情况。但对于环境风作用倾斜状态的油池火行为，前人却鲜有研究。以往的实验数据不能用于分析环境风作用下倾斜状态的油池火行为，全尺寸火灾实验需要调动大量的人力、物力和财力，且实验不易开展、可重复性差。因此，开展满足相似性理论的小尺度实验研究，能更好地模拟不同环境风速与倾斜角度情况下船舶甲板火行为。同时，小尺度实验具有易操控性、良好的可再现性以及测量结果的可信度高等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置，用于研究不同海况情况下(不同水平环境风速、不同倾斜角度的甲板)的船舶甲板火行为。

本发明采取以下技术方案：

一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置，包括环境风模拟系统、可变角度倾斜支撑系统、火源系统以及配套数据采集系统；其中：

所述环境风模拟系统，其主体为直径60cm的圆柱形风机管道，包括设置在管道内部的轴流风机和多阵列稳流管结构，用于提供均匀风速。

所述可变角度倾斜支撑系统，包括底部支撑架，转轴结构以及模拟甲板，其中：所述转轴结构用于改变模拟甲板的倾斜角度；所述模拟甲板上具有阵列型开孔，以及配备有用于固定模拟甲板上放置油盘的限位器。

所述火源系统，包括油盘，以及放置于油盘内的液体燃料。

所述数据采集系统，包括风速测量系统、质量测量系统以及摄像系统。其中：所述风速测量系统是在环境风模拟系统出口由上至下均布四个风速测点，用于监测并记录风速值；所述质量测量系统放置在可变角度倾斜支撑系统下用于实时记录燃烧过程中油盘内的燃料质量变化；所述摄像系统是放置在油盘一侧的摄像机，用于实时记录池火的燃烧行为。

其中，所述环境风模拟系统内轴流风机设置调速阀门，风速可调。

其中，所述环境风模拟系统圆柱形管道底部设置用于支撑风机的多个支撑架。