CN112185234A - 液体火灾模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体火灾模拟实验平台，包括：固定板；油池火模拟系统，设置于所述固定板上，用于模拟船舶机舱的油池火燃烧状况；船舶摇晃模拟系统，设置于所述固定板上，与所述油池火模拟系统进行连接，用于对所述油池火燃烧时的所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟；数据采集系统，设置于所述固定板上，用于测量所述油池火燃烧时的火灾参数，以分析所述油池火燃烧特性。本发明可以进行船舶机舱摇晃作用下液体火灾燃烧的模拟实验，从而为船舶机舱摇晃作用下液体油池火燃烧特性的分析和研究提供必要的实验条件。

Description

液体火灾模拟实验平台

技术领域

本发明涉及火灾模拟技术领域，尤其涉及一种船舶机舱的液体火灾模拟实验平台。

背景技术

火灾是船舶航运安全的主要威胁之一。船舶一旦发生火灾，容易造成重大人员伤亡和财产损失。发动机舱作为船舶航行的动力来源，内部运行着各种机器设备并且存放了大量燃油。机器设备在运行过程中会产生大量散热以及高温壁面，燃油一旦从机器设备和管道发生泄漏，极易被高温热源引燃，从而导致机舱火灾的发生。根据挪威船级社(DNV)的统计数据，将近63％的船舶火灾发生于机舱，机舱成为船舶火灾发生频率最高的腔室，而且超过半数的船舶火灾是由燃油泄漏遇到高温热源引起的。此外，由于燃油泄漏速率比较快，泄漏的燃油极易在机舱积累而形成油池火燃烧。

船舶在海上航行，风浪将导致船舶发生前后/左右摇晃，使得船舶机舱油池火燃烧与陆地空间油池火燃烧所处的稳定环境明显不同。船舶摇晃将导致燃油液体晃动，从而引起燃油液体内部传热加速，温升速率增大，促进蒸发燃烧；然而油池火的燃烧面也会因为船舶摇晃而发生倾斜，燃油液面接受的热反馈强度会减弱，又会降低蒸发燃烧强度，二者存在一定的竞争机制；同时，火焰/羽流形态特征和空气卷吸特性等也会由于燃烧面的摇晃摆动而发生变化。另外，船舶摇晃频率和幅度的改变会进一步增大机舱油池火燃烧的复杂程度。然而目前，针对不同摇晃强度下的船舶机舱液体火灾燃烧特性研究比较少，相应的实验模拟研究平台更是缺少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液体火灾模拟实验平台，可以进行船舶机舱摇晃作用下液体火灾燃烧的模拟实验，从而为船舶机舱摇晃作用下液体油池火燃烧特性的分析和研究提供必要的实验条件。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种液体火灾模拟实验平台，包括：

固定板；

油池火模拟系统，设置于所述固定板上，用于模拟船舶机舱的油池火燃烧状况；

船舶摇晃模拟系统，设置于所述固定板上，与所述油池火模拟系统进行连接，用于对所述油池火燃烧时的所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟；

数据采集系统，设置于所述固定板上，用于测量所述油池火燃烧时的火灾参数，以分析所述油池火燃烧特性。

优选地，所述油池火模拟系统包括：

油盘，用于存放液体燃料，以对所述船舶机舱的油池火燃烧状况进行模拟；

油盘支架组，设置于所述固定板上，与所述油盘进行连接，用于支撑所述油盘并将所述油盘固定于所述固定板上。

优选地，所述油盘两端分别设置有第一转轴和第二转轴；

所述油盘支架组包括第一油盘支架和第二油盘支架；

所述第一转轴的第一端与所述油盘的第一端进行固定连接，所述第一转轴的第二端与所述第一油盘支架进行活动连接；

所述第二转轴的第一端与所述油盘的第二端进行固定连接，所述第二转轴的第二端与所述第二油盘支架进行活动连接；且所述油盘的第一端与第二端相对设置。

优选地，所述船舶摇晃模拟系统包括：驱动连杆和设置于所述固定板上的电机；

所述驱动连杆的第一端与所述油盘进行连接，所述驱动连杆的第二端与所述电机进行连接，以通过所述电机的转动带动所述油盘摇晃，对所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟。

优选地，所述船舶摇晃模拟系统还包括：飞轮；所述飞轮上设置有第一通孔和若干个定位孔；

所述飞轮通过所述第一通孔与所述电机进行固定连接，且所述飞轮通过任一所述定位孔与所述驱动连杆的第二端进行固定连接，以使所述驱动连杆与所述电机连接。

优选地，若干个所述定位孔沿所述飞轮的径向进行间隔设置。

优选地，根据预设摇晃幅度，所述驱动连杆的第二端固定于对应的所述定位孔内，以调整所述液体燃料燃烧时所述油盘的摇晃状况。

优选地，所述船舶摇晃模拟系统还包括：

角度测量尺，设置于所述第一油盘支架的外侧壁上；所述角度测量尺设有第二通孔，且所述第一转轴的第二端贯穿所述第二通孔；

转角指针，设置于所述第一转轴的第二端端部上，以与所述角度测量尺相配合对所述油盘的摇晃角度进行测量。

优选地，所述数据采集系统包括：

温度传感器，设置于所述固定板上，用于测量所述油盘中所述液体燃料燃烧时火羽流温度；

第一热流传感器，设置于所述固定板上，用于测量所述液体燃料燃烧时空间的辐射热强度；

第二热流传感器，设置于所述油盘的内部底部，用于测量所述液体燃料燃烧时所述液体燃料液面接受的辐射热强度；

天平，设置于工作台上，托起所述固定板，以测量所述液体燃料燃烧时所述液体燃料的质量损失。

优选地，所述数据采集系统还包括：

摄像机，设置于所述工作台上，用于记录所述液体燃料燃烧时火焰的形态；

终端设备，分别与所述温度传感器、所述第一热流传感器、所述第二热流传感器、所述天平以及所述摄像机进行连接，以实时记录所述液体燃料燃烧时的火灾参数。

本发明与现有技术相比至少具有以下优点之一：

本发明提供的一种液体火灾模拟实验平台，可以通过船舶摇晃模拟系统对油盘进行摇晃，实现对油池火燃烧时船舶机舱的摇晃状况的模拟。

本发明通过改变船舶摇晃模拟系统中电机的转速可以调整油盘的摇晃频率，从而实现对船舶机舱不同摇晃频率的模拟。

本发明在船舶摇晃系统中飞轮上间隔设置多个定位孔并将驱动连杆固定在不同的定位孔内可以调整油盘的摇晃幅度，从而实现对船舶机舱不同摇晃幅度的模拟。

本发明通过船舶摇晃系统中角度测量尺和转角指针的配合使用可以对油盘的摇晃角度进行实时测量，以便于调整油盘的摇晃幅度，并具有结构简单及操作方便的特点。

本发明还可以通过数据采集系统实时记录油盘中液体燃料燃烧时的火灾参数，从而为船舶机舱摇晃作用下液体油池火燃烧特性的分析和研究提供数据支撑。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种液体火灾模拟实验平台的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种液体火灾模拟实验平台的飞轮的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种液体火灾模拟实验平台的角度测量尺及转角指针的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的液体火灾模拟实验平台作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合附图1～3所示，本实施例提供一种液体火灾模拟实验平台，包括：固定板100；油池火模拟系统，设置于所述固定板100上，用于模拟船舶机舱的油池火燃烧状况；船舶摇晃模拟系统，设置于所述固定板100上，与所述油池火模拟系统进行连接，用于对所述油池火燃烧时的所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟；数据采集系统，设置于所述固定板100上，用于测量所述油池火燃烧时的火灾参数，以分析所述油池火燃烧特性。

请继续参考图1，所述油池火模拟系统包括：油盘110，用于存放液体燃料，以对所述船舶机舱的油池火燃烧状况进行模拟；油盘支架组，设置于所述固定板100上，与所述油盘110进行连接，用于支撑所述油盘110并将所述油盘110固定于所述固定板110上。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述油盘110两端分别设置有第一转轴113和第二转轴114；所述油盘支架组包括第一油盘支架111和第二油盘支架112；所述第一转轴113的第一端与所述油盘110的第一端进行固定连接，所述第一转轴113的第二端与所述第一油盘支架111进行活动连接；所述第二转轴112的第一端与所述油盘110的第二端进行固定连接，所述第二转轴112的第二端与所述第二油盘支架112进行活动连接；且所述油盘110的第一端与第二端相对设置。

具体的，所述船舶机舱中的机械设备和管道由于管路磨损、碰撞等原因会导致其内部燃油泄露，燃油泄露后流至所述船舶机舱的底板上则会形成油池，被高温热源引燃后形成油池火。所述油盘110的形状可以与燃油泄露后形成的油池的常见形状(例如圆形、长方形和正方形等)保持一致，且所述油盘110具有一定的深度，以使所述油盘110中可以存放所述液体燃料；通过所述油盘110中所述液体燃料的燃烧则可以实现对所述船舶机舱的油池火燃烧状况的模拟，但本发明不以此为限。

在本实施例中，所述油盘110可以为无盖长方体盒，所述油盘110中的所述液体燃料则可以采用所述船舶机舱中常用的燃料油(例如柴油、4#燃料油等)。

具体的，在本实施例中，所述第一油盘支架111的一端固定于所述固定板100上，另一端设有第三通孔；所述第二油盘支架112的一端固定于所述固定板100上，另一端设有第四通孔；且所述第一油盘支架111与所述第二油盘支架112相对设置。固定于所述油盘110第一端的所述第一转轴113可以贯穿所述第三通孔与所述第一油盘支架111进行活动连接，固定于所述油盘110第二端的所述第二转轴114可以贯穿所述第四通孔与所述第二油盘支架112进行活动连接，以将所述油盘110通过所述第一油盘支架111和所述第二油盘支架112固定于所述固定板上，并使所述油盘110可以以所述第一转轴113和所述第二转轴114为旋转轴做圆周运动，以使后续可以对所述油盘110进行不同幅度的摇晃，但本发明不以此为限。

请继续参考图1，所述船舶摇晃模拟系统包括：驱动连杆120和设置于所述固定板100上的电机121；所述驱动连杆120的第一端与所述油盘110进行连接，所述驱动连杆120的第二端与所述电机121进行连接，以通过所述电机121的转动带动所述油盘110摇晃，对所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟。

具体的，所述油盘110的第一端还可以设置驱动轴125，所述驱动连杆121的第一端则可以与所述驱动轴125进行固定连接，从而实现所述驱动连杆120与所述油盘110的固定连接；所述驱动连杆120的第二端则与所述电机121进行固定连接，使得所述电机121转动时可以带动所述驱动连杆120进行往复运动，从而带动与所述驱动连杆120连接的所述油盘110进行摇晃，进而实现对所述油池火燃烧时所述船舶机舱的摇晃状况的模拟；通过改变所述电机121的转速则可以调整所述油盘110的摇晃频率，从而实现对所述船舶机舱的不同摇晃频率的模拟，但本发明不以此为限。

在本实施例中，所述电机121可以采用变频驱动电机，并通过电机底座126固定于所述固定板100上。

请同时参考图1和图2，所述船舶摇晃模拟系统还包括：飞轮122；所述飞轮122上设置有第一通孔1220和若干个定位孔1221；所述飞轮122通过所述第一通孔1220与所述电机121进行固定连接，且所述飞轮122通过任一所述定位孔1221与所述驱动连杆120的第二端进行固定连接，以使所述驱动连杆120与所述电机121连接。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，若干个所述定位孔1221沿所述飞轮122的径向进行间隔设置。

在一些实施例中，根据预设摇晃幅度，所述驱动连杆120的第二端固定于对应的所述定位孔1221内，以调整所述液体燃料燃烧时所述油盘110的摇晃状况。

具体的，若干个所述定位孔1221可以间隔设置在所述飞轮122的任一半径方向上，以使每一所述定位孔1221至所述飞轮122圆心的距离均满足要求。所述驱动连杆120的第二端可以固定于不同的所述定位孔1221内，以调整所述驱动连杆120的第二端至所述飞轮122圆心的距离，从而调整所述电机121转动时所述驱动连杆120的运动幅度，进而使与所述驱动连杆120连接的所述油盘110可以达到预设摇晃幅度，实现对所述油池火燃烧时所述船舶机舱不同摇晃幅度的模拟，但本发明不以此为限。

在本实施例中，所述飞轮122上所述定位孔1221的数量为四个，且每一所述定位孔1221均可以采用螺纹孔。

请同时参考图1和图3，所述船舶摇晃模拟系统还包括：角度测量尺123，设置于所述第一油盘支架111的外侧壁上；所述角度测量尺123设有第二通孔，且所述第一转轴113的第二端贯穿所述第二通孔；转角指针124，设置于所述第一转轴113的第二端端部上，以与所述角度测量尺123相配合对所述油盘110的摇晃角度进行测量。

具体的，在本实施例中，所述角度测量尺123固定于所述第一油盘支架111远离所述固定板100的一端外侧壁上，且所述角度测量尺123的所述第二通孔与所述第一油盘支架111的所述第三通孔对齐，以使固定于所述油盘110上的所述第一转轴113的第二端可以依次贯穿所述第三通孔和所述第二通孔。所述转角指针124则可以固定于所述第一转轴113的第二端端部，以使所述转角指针124可以与所述第一转轴113同步转动，进而与所述油盘110同步转动，则通过所述转角指针124和所述角度测量尺123的配合可以实现对所述油盘110摇晃角度的实时测量，从而便于对所述油盘110的摇晃幅度进行调整，但本发明不以此为限。

请继续参考图1，所述数据采集系统包括：温度传感器130，设置于所述固定板100上，用于测量所述油盘110中所述液体燃料燃烧时火羽流温度；第一热流传感器131，设置于所述固定板100上，用于测量所述液体燃料燃烧时空间的辐射热强度；第二热流传感器132，设置于所述油盘110的内部底部，用于测量所述液体燃料燃烧时所述液体燃料液面接受的辐射热强度；天平134，设置于工作台上，托起所述固定板100，以测量所述液体燃料燃烧时所述液体燃料的质量损失。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述数据采集系统还包括：摄像机133，设置于所述工作台上，用于记录所述液体燃料燃烧时火焰的形态；终端设备135，分别与所述温度传感器130、所述第一热流传感器131、所述第二热流传感器132、所述天平134以及所述摄像机133进行连接，以实时记录所述液体燃料燃烧时的火灾参数。

具体的，所述固定板100可以放置在所述天平134上，则固定于所述固定板100上的所有装置(例如所述油盘及其内部的所述液体燃料、所述电机、所述温度传感器等)皆放置在所述天平134上。在所述液体燃料燃烧的过程中，固定于所述固定板100上的所有装置中仅有所述油盘100中所述液体燃料的质量会不断减少，其他的装置的质量均保持不变，则通过所述天平134可以实时测量所述液体燃料的质量损失。优选地，所述天平134可以采用电子天平；所述固定板100可以采用防火隔热板，以在所述液体燃料燃烧过程中保护所述天平134，从而使所述天平134可以正常工作，但本发明不以此为限。

在本实施例中，所述温度传感器130可以采用热电偶树，所述第一热流传感器131和所述第二热流传感器132可以采用高度不同的辐射热流计，所述摄像机133可以采用高清摄像机，所述终端设备135则可以采用便携式或台式电脑。所述终端设备135分别与所述温度传感器130、所述第一热流传感器131、所述第二热流传感器132、所述天平134以及所述摄像机133进行连接，可以记录辐射热强度、火羽流温度、所述液体燃料质量损失以及火焰形态变化等火灾参数的实时数据；所述油盘110摇晃作用下所述液体燃料燃烧时的火灾参数数据即可作为所述机舱船舶摇晃作用下所述油池火燃烧时的火灾数据，通过对所述油盘110摇晃作用下所述液体燃料的燃烧特性的分析即可实现对船舶机舱摇晃作用下液体油池火的燃烧特性进行分析和研究。

综上所述，本实施例提供的一种液体火灾模拟实验平台，可以进行船舶机舱摇晃作用下液体火灾燃烧的模拟实验，通过油池火模拟系统中油盘中液体燃料的燃烧可以模拟船舶机舱的油池火燃烧状况；通过船舶摇晃模拟系统中驱动连杆、电机以及飞轮使油盘进行不同幅度的摇晃，可以实现对油池火燃烧时船舶机舱的摇晃状况的模拟；通过数据采集系统实时记录油盘中液体燃料燃烧时的火灾参数，则可以得到机舱船舶油池火燃烧时的火灾参数，从而可以船舶机舱摇晃作用下液体油池火的燃烧特性进行分析和研究。本实施例提供的一种液体火灾模拟实验平台的应用，可以揭示船舶机舱摇晃作用下油池火燃烧动力学参数变化规律以及摇晃幅度、摇晃频率对油池火燃烧特性的影响，并为船舶机舱灭火技术和系统装备的研发提供理论支持。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种液体火灾模拟实验平台，其特征在于，包括：

固定板(100)；

油池火模拟系统，设置于所述固定板(100)上，用于模拟船舶机舱的油池火燃烧状况；

船舶摇晃模拟系统，设置于所述固定板(100)上，与所述油池火模拟系统进行连接，用于对所述油池火燃烧时的所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟；

数据采集系统，设置于所述固定板(100)上，用于测量所述油池火燃烧时的火灾参数，以分析所述油池火燃烧特性。

2.如权利要求1所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，所述油池火模拟系统包括：

油盘(110)，用于存放液体燃料，以对所述船舶机舱的油池火燃烧状况进行模拟；

油盘支架组，设置于所述固定板(100)上，与所述油盘(110)进行连接，用于支撑所述油盘(110)并将所述油盘(110)固定于所述固定板(100)上。

3.如权利要求2所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，

所述油盘(110)两端分别设置有第一转轴(113)和第二转轴(114)；

所述油盘支架组包括第一油盘支架(111)和第二油盘支架(112)；

所述第一转轴(113)的第一端与所述油盘(110)的第一端进行固定连接，所述第一转轴(113)的第二端与所述第一油盘支架(111)进行活动连接；

所述第二转轴(114)的第一端与所述油盘(110)的第二端进行固定连接，所述第二转轴(114)的第二端与所述第二油盘支架(112)进行活动连接；且所述油盘(110)的第一端与第二端相对设置。

4.如权利要求2所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，所述船舶摇晃模拟系统包括：驱动连杆(120)和设置于所述固定板(100)上的电机(121)；

所述驱动连杆(120)的第一端与所述油盘(110)进行连接，所述驱动连杆(120)的第二端与所述电机(121)进行连接，以通过所述电机(121)的转动带动所述油盘(110)摇晃，对所述船舶机舱的摇晃状况进行模拟。

5.如权利要求4所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，所述船舶摇晃模拟系统还包括：飞轮(122)；所述飞轮(122)上设置有第一通孔(1220)和若干个定位孔(1221)；

所述飞轮(122)通过所述第一通孔(1220)与所述电机(121)进行固定连接，且所述飞轮(122)通过任一所述定位孔(1221)与所述驱动连杆(120)的第二端进行固定连接，以使所述驱动连杆(120)与所述电机(121)连接。

6.如权利要求5所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，

若干个所述定位孔(1221)沿所述飞轮(122)的径向进行间隔设置。

7.如权利要求6所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，

根据预设摇晃幅度，所述驱动连杆(120)的第二端固定于对应的所述定位孔(1221)内，以调整所述液体燃料燃烧时所述油盘(110)的摇晃状况。

8.如权利要求3所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，所述船舶摇晃模拟系统还包括：

角度测量尺(123)，设置于所述第一油盘支架(111)的外侧壁上；所述角度测量尺(123)设有第二通孔，且所述第一转轴(113)的第二端贯穿所述第二通孔；

转角指针(124)，设置于所述第一转轴(113)的第二端端部上，以与所述角度测量尺(123)相配合对所述油盘(110)的摇晃角度进行测量。

9.如权利要求2所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，所述数据采集系统包括：

温度传感器(130)，设置于所述固定板(100)上，用于测量所述油盘(110)中所述液体燃料燃烧时火羽流温度；

第一热流传感器(131)，设置于所述固定板(100)上，用于测量所述液体燃料燃烧时空间的辐射热强度；

第二热流传感器(132)，设置于所述油盘(110)的内部底部，用于测量所述液体燃料燃烧时所述液体燃料液面接受的辐射热强度；

天平(134)，设置于工作台上，托起所述固定板(100)，以测量所述液体燃料燃烧时所述液体燃料的质量损失。

10.如权利要求9所述的液体火灾模拟实验平台，其特征在于，所述数据采集系统还包括：

摄像机(133)，设置于所述工作台上，用于记录所述液体燃料燃烧时火焰的形态；

终端设备(135)，分别与所述温度传感器(130)、所述第一热流传感器(131)、所述第二热流传感器(132)、所述天平(134)以及所述摄像机(133)进行连接，以实时记录所述液体燃料燃烧时的火灾参数。

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