CN112345190A - 一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置包括支撑台模块、爆炸模块、测试模块和斜支架；支撑台模块包括两根导轨固定角钢和与各导轨固定角钢配合的支架和导轨；支架设置在与其配合的导轨固定角钢底面；导轨设置在与其配合的导轨固定角钢朝向被试滑移门体一面，被试滑移门体设置在两个导轨上；爆炸模块包括系绳、第一支腿和第二支腿；系绳两端分别系于第一支腿和第二支腿顶部，系绳设有竖直下垂的连线，用于悬挂炸药；测试模块用于采集和处理爆炸信息；斜支架包括水平面和圆滑升高的曲面；支架可滑动地设置在斜支架上表面。本发明实现了炸药爆距、被试门体角度和被试门体尺寸可调的多功能爆炸试验测试装置。

Description

一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置

技术领域

本发明属于抗爆门实验设备技术领域，具体涉及一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置。

背景技术

石油、化工产品在生产、转运、存储等过程中存在诸多爆炸危险源，通过设置的滑移式抗爆门可以在爆炸发生后迅速关闭，把爆炸影响区域控制在最小。滑移式门体是承受爆炸载荷的主要构件，因此测试并评估滑移式门体的抗爆性能至关重要。

在现有技术中的消防行业内，通用抗爆门的开合形式大多是旋转铰链式，该种形式门体尺寸小，重量轻，其抗爆性能的评估一般采用静力计算法，成本低、效率高。滑移式抗爆门与铰链式抗爆门在尺寸与安装边界上差异很大，采用传统的静力计算并不能满足其设计要求，评估其抗爆性能常采用的方法是有限元数值计算和等效静力加载试验。有限元数值计算中，为了降低计算成本，载荷的选取、边界的设定一般是简化的，与门体真实工作环境有很大区别，因此其计算结果的有效性仍有待验证。等效静力加载是将爆炸冲击力等效成静力载荷加载在门体上，能从一定程度上考核门体力学性能，但无法真实反映出爆炸作用下的动载荷效应。因此，亟需设计一套成本低、试验还原性高的，能够测试大尺寸滑移式门体抗爆性能的试验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过测试作用于门体上的冲击波压力荷载和门体在冲击波压力荷载作用下的动态应变，研究抗爆门试件在爆炸冲击波压力荷载作用下的抗爆性能和动力响应特性的滑移式门体抗爆性能测试的试验装置。

本发明的具体技术方案是一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括支撑台模块、爆炸模块、测试模块和斜支架；

所述支撑台模块包括两根导轨固定角钢和与各所述导轨固定角钢配合的支架和导轨；所述两根导轨固定角钢分别设置在被试滑移门体上下两端；所述支架设置在与其配合的所述导轨固定角钢底面；所述导轨设置在与其配合的所述导轨固定角钢朝向所述被试滑移门体一面，所述被试滑移门体设置在两个导轨上；

所述爆炸模块包括系绳、第一支腿和第二支腿；所述第一支腿和第二支腿分别设置在所述被试滑移门体上下两端，所述系绳两端分别系于所述第一支腿和第二支腿顶部，所述系绳设有竖直下垂的连线，用于悬挂炸药；

所述测试模块用于采集和处理爆炸信息；

所述斜支架上表面包括水平面和圆滑升高的曲面，所述水平面和曲面相连且圆滑过渡；所述支架可滑动地设置在所述斜支架上表面。

更进一步地，所述支撑台模块包括铰链一、铰链二和油缸；

所述铰链一和铰链二具有相同结构，包括倒三角型支架和转动部，所述铰链一和铰链二的所述倒三角型支架顶部并排设置在所述导轨固定角钢底面，所述转动部设置在所述倒三角型支架底部；

所述铰链一的所述转动部下端与所述支架顶部连接；

所述铰链二的所述转动部下端与所述油缸的柱塞连接；

所述被试滑移门体两端设置的所述支架和油缸均在同侧，用于调节所述被试滑移门体的角度。

更进一步地，所述油缸可滑动地设置在所述斜支架上表面；

所述油缸设置在所述斜支架上表面靠近所述水平面一侧；所述支架设置在所述斜支架上表面靠近所述曲面一侧。

更进一步地，所述第一支腿和第二支腿均为相同的液压缸，所述系绳两端分别系于所述液压缸的柱塞杆末端。

更进一步地，所述测试模块包括压力传感器、加速度传感器、应变传感器、电荷放大器、数据采集仪和数据处理系统；

所述压力传感器设置在所述被试滑移门体的迎爆面，并与所述数据采集仪连接；

所述加速度传感器设置在所述被试滑移门体的背爆面，并与所述电荷放大器连接；

所述应变传感器设置在所述被试滑移门体的背爆面，并与所述数据采集仪连接；

所述电荷放大器与所述数据采集仪连接；

所述数据采集仪与所述数据处理系统连接。

更进一步地，所述测试模块包括三台高速相机，所述三台高速相机分别设置在所述被试滑移门体的正前方、正上方和正侧方，并分别与所述数据采集仪连接。

更进一步地，所述测试模块包括压力传感器安装基座，所述压力传感器安装基座设置在所述被试滑移门体迎爆面的中心、正侧方、正下方和侧下角处；

所述压力传感器安装基座用于安装所述压力传感器。

更进一步地，所述测试模块包括加速度传感器安装基座，所述加速度传感器安装基座设置在所述被试滑移门体背爆面的中心、正下方以及中心和正下方中点处；

所述加速度传感器安装基座用于安装所述加速度传感器。

更进一步地，所述应变传感器设置在所述被试滑移门体背爆面的中心、正侧方、正下方、中心和正侧方中点以及中心和正下方中点处。

更进一步地，所述试验装置包括连接底板，所述连接底板包括底板和连接板；

所述底板一端与所述斜支架相连，另一端延伸至靠近所述被试滑移门体中心；

所述连接板竖直设置在所述底板靠近所述被试滑移门体中心一侧顶部，并向中心方向延伸；

所述连接板为并排设有多个长孔的长条状板；所述被试滑移门体两端的所述连接板位置相配合，能够通过螺栓和长孔进行位置调节和锁紧。

本发明的有益效果：

通过支撑台模块和爆炸模块真实的还原了被试门体与导轨在爆炸作用下的接触状态，填补了国内滑移式门体抗爆性能试验空白。同时通过液压缸的高度调节实现了炸药爆距可调；通过支架、油缸和铰链实现了被试门体角度可微调。

本发明中仅采用油缸进行微调只能满足较小的调节角度，当需要进行爆炸冲击入射角更大幅度的调节时，其余角度只能通过爆炸模块通过支撑机构调节装载炸药与被试滑移门体的角度；然而，爆炸试验后，支撑机构必然被炸药损毁，多次试验会产生巨大成本，因此通过将支架和油缸设置在能够通过滑动实现高低差的斜支架上，通过斜支架将被试门体支架进行抬升，配合相对位置更低的油缸实现了被试门体角度粗调，进而实现更多的爆炸冲击角度的试验。

本发明中通过连接板位置关系实现了被试门体尺寸可调的多功能爆炸试验测试装置，使本试验装置能够适应多种不同条件的试验，降低了试验成本。

本发明通过测试模块能够实时采集爆炸冲击波压力、被试门体应变以及加速度等数据，便于监测和分析被试门体的动载荷效应；同时通过多点设置的传感器准确的获取被试门体的各位置数据，使数据分析更加快捷且准确。

本发明通过多点位布置防爆型高速相机，实现了无人状态下对被试门体瞬态运动进行多视角观测，确保了试验的安全性。

附图说明

图1为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置的结构示意图；

图2为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置中支撑台模块的结构示意图；

图3为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置中连接板的局部放大示意图；

图4为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置中爆炸模块的结构示意图；

图5为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置中测试模块的结构示意图；

图6为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置中压力传感器的安装位置示意图；

图7为本发明一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置中加速度传感器和应变传感器的安装位置示意图。

其中，1-炸药、2-被试滑移门体、3-支撑台模块、4-爆炸模块、5-测试模块、6-斜支架、7-连接底板、3.1-导轨固定角钢、3.2-铰链一、3.3-铰链二、3.4-支架、3.5-油缸、3.9-导轨、4.1-钢丝系绳、4.2-第一支腿、4.3-第二支腿、5.1-压力传感器安装基座、5.2-压力传感器、5.3-加速度传感器安装基座、5.4-加速度传感器、5.5-应变传感器、5.6-高速相机、5.7-电荷放大器、5.8-数据采集仪、5.9-数据处理系统、底板7.1和连接板7.2。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-7对本发明的具体技术方案作进一步地描述。

如附图1所示，本发明是一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置，包括支撑台模块3、爆炸模块4、测试模块5、斜支架6和连接底板7。

其中，支撑台模块用于支撑被试滑移门体2，包括、铰链一3.2、铰链二3.3、支架3.4、油缸3.5和导轨3.9。

如附图2所示，支撑台模块具有两根导轨固定角钢3.1，分别设置在被试滑移门体2的上下两端，两根导轨固定角钢3.1两个面分别朝向被试滑移门体2和底部方向，导轨固定角钢3.1背侧设有多根加强筋，用于提高强度。导轨固定角钢3.1朝向被试滑移门体2的面通过焊接安装导轨3.9，被试滑移门体2滑移安装在导轨3.9中。

两根导轨固定角钢3.1下底面均通过螺栓安装有铰链一3.2和铰链二3.3；铰链一3.2和铰链二3.3为相同结构，包括倒三角型支架和转动部，铰铰链一3.2和铰链二3.3的倒三角型支架顶部并排设置在导轨固定角钢3.1底面，转动部上端设置在倒三角型支架底部，能够延倒三角型支架所在面转动。

铰链一3.2转动部的下端与支架3.4顶部连接，支架3.4为A型支架，底部与斜支架6连接；铰链一3.2转动部的下端与油缸3.5的柱塞连接，油缸3.5底部与斜支架6连接。被试滑移门体2上下两端的支架3.4和油缸3.5均在同侧，通过控制油缸3.5柱塞的伸缩运动，调节被试滑移门体2的横向角度，从而实现加载多种入射角的爆炸冲击波载荷。

斜支架6是包括水平部和倾斜部的底座支架，水平部上表面为水平面，倾斜部上表面为圆滑升高的曲面，水平部和倾斜部的上表面相连且圆滑过渡；支架3.4设置在斜支架6上表面靠近倾斜部一侧，油缸3.5设置在斜支架6上表面靠近水平部一侧；支架3.4和油缸3.5能够延斜支架6上表面同步地滑动和固定。斜支架6的水平部上表面宽度可以同时支撑支架3.4和油缸3.5，通常支架3.4和油缸3.5同时设置在水平部上表面，被试滑移门体2能够通过油缸3.5的伸缩实现爆炸冲击入射角的微调。

现有技术采用油缸3.5进行微调只能满足较小的调节角度，当需要进行爆炸冲击入射角更大幅度的调节时，其余角度只能通过爆炸模块4通过支撑机构调节装载炸药1与被试滑移门体2的角度；然而，爆炸试验后，支撑机构必然被炸药1损毁，多次试验会产生巨大成本，因此采用斜支架6的倾斜部提高支架3.4水平高度，提高调节幅度；具体的，将支架3.4滑动至倾斜部，从而提高支架3.4处被试滑移门体2的水平高度，配合油缸3.5的伸缩实现被试滑移门体2角度的粗调。

在一种实施例中，斜支架6还包括滑车；斜支架6上表面开设有长槽，槽内设有与斜支架6上表面形状匹配的齿条和轨道，滑车滑动设置在齿条和轨道上。滑车包括支撑板、齿轮和支撑轮，支撑板用于安装支架3.4的单侧支脚和油缸3.5底座；齿轮与齿条相匹配，用于驱动支架3.4和油缸3.5延斜支架6内的齿条滑动；支撑轮和轨道相匹配，用于为支架3.4和油缸3.5提供支撑。各滑车的齿轮通过步进电机同步驱动，保障在滑动中支架3.4和油缸3.5之间距离恒定。

如附图3所示，被试滑移门体2上下两端的斜支架6与连接底板7相连，连接底板7包括底板7.1和连接板7.2；被试滑移门体2两端的底板7.1一端与斜支架6底部连接，另一端延伸至靠近被试滑移门体2中心；连接板7.2竖直设置在底板7.1靠近被试滑移门体2中心一侧，并向中心继续延伸；被试滑移门体2两端的连接板7.2位置相匹配，能够无缝贴合，通过调节和固定两端连接板7.2的位置实现两端导轨3.9的位置，从而使本发明中的试验装置适应不同尺寸被试门体进行抗爆试验。

在一种实施例中，连接板7.2为并排设有多个长孔的长条状板，连接板7.2竖直焊接在底板7.1靠近被试滑移门体2中心一端顶部，两端的连接板7.2位置相配合，能够通过滑移螺栓和长孔进行调节和锁紧，解锁滑移螺栓后即可调节两端导轨3.9的位置，调节完成后锁紧滑移螺栓，实现导轨3.9位置固定。

如附图4所示，爆炸模块4用于设置炸药1，包括系绳4.1、第一支腿4.2和第二支腿4.3；第一支腿4.2和第二支腿4.3分别设置在被试滑移门体2上下两端，系绳4.1两端分别系于第一支腿4.2和第二支腿4.3顶部，系绳4.1设有竖直下垂的连线，用于悬挂炸药1。在一种实施例中，第一支腿4.2和第二支腿4.3均为相同的液压缸，系绳4.1为钢丝绳，钢丝绳两端分别系于两侧液压缸的柱塞杆末端，通过控制油缸柱塞的伸缩距离，实现多种爆距下的爆炸工况。

如附图5所示，测试模块5用于采集和处理爆炸信息，包括压力传感器安装基座5.1、压力传感器5.2、加速度传感器安装基座5.3、加速度传感器5.4、应变传感器5.5、高速相机5.6、电荷放大器5.7、数据采集仪5.8和数据处理系统5.9。其中，压力传感器5.2、应变传感器5.5和高速相机5.6直接连接数据采集仪5.8，加速度传感器5.4通过电荷放大器5.7连接数据采集仪5.8，数据采集仪5.8连接数据处理系统5.9。

如附图6-7所示，压力传感器安装基座5.1焊接固定在被试滑移门体2的迎爆面，压力传感器5.2通过螺钉连接在压力传感器安装基座5.1上，用于测量被试滑移门体2表面的冲击波压力；在一种实施方式中，压力传感器安装基座5.1和压力传感器5.2分别被设置在被试滑移门体2迎爆面的中心、正侧方、正下方和侧下角处。应变传感器5.5通过粘性材料粘贴固定在被试滑移门体2的背爆面，用于测量被试滑移门体2在爆炸载荷作用下的动态变形；在一种实施方式中，应变传感器5.5设置在被试滑移门体2背爆面的中心、正侧方、正下方、中心和正侧方中点以及中心和正下方中点处。加速度传感器安装基座5.3焊接固定在被试滑移门体2加速度传感器5.4通过螺钉连接固定在加速度传感器安装基座5.3上，通过加速度测量获取爆炸作用下的被试滑移门体2的冲击环境及冲击响应传递规律；在一种实施方式中，加速度传感器安装基座5.3和加速度传感器5.4设置在被试滑移门体2背爆面的中心、正下方以及中心和正下方中点处。

测试模块5包括三台具有防爆功能的高速相机5.6，分别置于被试滑移门体的正前方、正上方和正侧方，用于多视角捕捉被试滑移门体2在爆炸载荷作用下的动态运动过程。防爆型高速相机5.6、电荷放大器5.7、数据采集仪5.8、数据处理系统5.9均置于爆炸冲击波影响范围外的安全场所。

虽然本发明已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (10)

1.一种滑移式门体抗爆性能测试的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括支撑台模块(3)、爆炸模块(4)、测试模块(5)和斜支架(6)；

所述支撑台模块(3)包括两根导轨固定角钢(3.1)和与各所述导轨固定角钢(3.1)配合的支架(3.4)和导轨(3.9)；所述两根导轨固定角钢(3.1)分别设置在被试滑移门体(2)上下两端；所述支架(3.4)设置在与其配合的所述导轨固定角钢(3.1)底面；所述导轨(3.9)设置在与其配合的所述导轨固定角钢(3.1)朝向所述被试滑移门体(2)一面，所述被试滑移门体(2)设置在两个导轨(3.9)上；

所述爆炸模块(4)包括系绳(4.1)、第一支腿(4.2)和第二支腿(4.3)；所述第一支腿(4.2)和第二支腿(4.3)分别设置在所述被试滑移门体(2)上下两端，所述系绳(4.1)两端分别系于所述第一支腿(4.2)和第二支腿(4.3)顶部，所述系绳(4.1)设有竖直下垂的连线，用于悬挂炸药(1)；

所述测试模块(5)用于采集和处理爆炸信息；

所述斜支架(6)上表面包括水平面和圆滑升高的曲面，所述水平面和曲面相连且圆滑过渡；所述支架(3.4)可滑动地设置在所述斜支架(6)上表面。

2.根据权利要求1所述试验装置，其特征在于，所述支撑台模块(3)包括铰链一(3.2)、铰链二(3.3)和油缸(3.5)；

所述铰链一(3.2)和铰链二(3.3)具有相同结构，包括倒三角型支架和转动部，所述铰链一(3.2)和铰链二(3.3)的所述倒三角型支架顶部并排设置在所述导轨固定角钢(3.1)底面，所述转动部设置在所述倒三角型支架底部；

所述铰链一(3.2)的所述转动部下端与所述支架(3.4)顶部连接；

所述铰链二(3.3)的所述转动部下端与所述油缸(3.5)的柱塞连接；

所述被试滑移门体(2)两端设置的所述支架(3.4)和油缸(3.5)均在同侧，用于调节所述被试滑移门体(2)的角度。

3.根据权利要求2所述试验装置，其特征在于，所述油缸(3.5)可滑动地设置在所述斜支架(6)上表面；

所述油缸(3.5)设置在所述斜支架(6)上表面靠近所述水平面一侧；所述支架(3.4)设置在所述斜支架(6)上表面靠近所述曲面一侧。

4.根据权利要求1所述试验装置，其特征在于，所述第一支腿(4.2)和第二支腿(4.3)均为相同的液压缸，所述系绳(4.1)两端分别系于所述液压缸的柱塞杆末端。

5.根据权利要求1所述试验装置，其特征在于，所述测试模块(5)包括压力传感器(5.2)、加速度传感器(5.4)、应变传感器(5.5)、电荷放大器(5.7)、数据采集仪(5.8)和数据处理系统(5.9)；

所述压力传感器(5.2)设置在所述被试滑移门体(2)的迎爆面，并与所述数据采集仪(5.8)连接；

所述加速度传感器(5.4)设置在所述被试滑移门体(2)的背爆面，并与所述电荷放大器(5.7)连接；

所述应变传感器(5.5)设置在所述被试滑移门体(2)的背爆面，并与所述数据采集仪(5.8)连接；

所述电荷放大器(5.7)与所述数据采集仪(5.8)连接；

所述数据采集仪(5.8)与所述数据处理系统(5.9)连接。

6.根据权利要求1所述试验装置，其特征在于，所述测试模块(5)包括三台高速相机(5.6)，所述三台高速相机(5.6)分别设置在所述被试滑移门体(2)的正前方、正上方和正侧方，并分别与所述数据采集仪(5.8)连接。

7.根据权利要求5所述试验装置，其特征在于，所述测试模块(5)包括压力传感器安装基座(5.1)，所述压力传感器安装基座(5.1)设置在所述被试滑移门体(2)迎爆面的中心、正侧方、正下方和侧下角处；

所述压力传感器安装基座(5.1)用于安装所述压力传感器(5.2)。

8.根据权利要求5所述试验装置，其特征在于，所述测试模块(5)包括加速度传感器安装基座(5.3)，所述加速度传感器安装基座(5.3)设置在所述被试滑移门体(2)背爆面的中心、正下方以及中心和正下方中点处；

所述加速度传感器安装基座(5.3)用于安装所述加速度传感器(5.4)。

9.根据权利要求5所述试验装置，其特征在于，所述应变传感器(5.5)设置在所述被试滑移门体(2)背爆面的中心、正侧方、正下方、中心和正侧方中点以及中心和正下方中点处。

10.根据权利要求1所述试验装置，其特征在于，所述试验装置包括连接底板(7)，所述连接底板(7)包括底板(7.1)和连接板(7.2)；

所述底板(7.1)一端与所述斜支架(6)相连，另一端延伸至靠近所述被试滑移门体(2)中心；

所述连接板(7.2)竖直设置在所述底板(7.1)靠近所述被试滑移门体(2)中心一侧顶部，并向中心方向延伸；

所述连接板(3.6)为并排设有多个长孔的长条状板；所述被试滑移门体(2)两端的所述连接板(3.6)位置相配合，能够通过螺栓和长孔进行位置调节和锁紧。

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