CN112362375B - 自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置及试验方法，可以完成热冲击试验、热冲击入水试验、海水模拟试验、海底长期贮存状态环境适应性考核试验以及海底振动环境适应性考核试验等多种试验类型，上述各实验类型可以全面的模拟自发热装置在发射、坠入事故场景下的各类事故环境载荷，可以为自发热装置从动力学场景，到深海贮存场景下的产品状态响应提供分析工具，为产品的事故环境适应性评估、改进设计等提供技术支持；本申请的试验件发射装置，是模拟试验件坠入海水时的场景模拟，可以模拟试验件入水的角度、也可以模拟试验件入水的速度，与传统的技术相比，场景模拟更为真实，细节考虑更为丰富。

Description

自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置及试验方法

技术领域

本发明属于自发热装置技术领域，具体涉及一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置及试验方法。

背景技术

自发热装置，包括同位素热源/电源等深空探测用空间热源/电源装置，由于结构紧凑、可靠性高、抗辐射性能好、质量比能量高、故障率低等优点，在空间开发领域有重要的应用，美国和苏联/俄罗斯多次将自发热装置应用于空间任务。但是由于自发热装置中放射性材料的应用带来了意外事件中的安全性风险。

事故具有以下几个特点：

1、发生事故时，产品将在特定高度以一定速度坠落；

2、坠入海面时，形成一次冲击载荷；

3、产品为自发热产品，与海水温度差异性极大，形成温度冲击；

4、产品坠入海底，承受海底压力、海浪潮汐，洋流等作用；

5、产品若难以打捞，将长时间位于海底。

针对具有上述特征的热冲击入水事故场景，在相关产品设计时，需要在设计之初针对意外事故发生时的核泄露风险进行防护设计，并依据成体系的相关规范对产品生产及服役过程中可能的安全事故进行预防并将核泄漏影响控制在最低水平。

经调研，美国针对飞行器意外等坠落事故，开展了自发热装置冲击试验项目研究，但未涉及热冲击入水场景，也未针对入水后产品状态及海底环境影响进行分析。俄罗斯方面在总结发射事故的基础上，明确了需开展热冲击入水安全性评估试验，但产品入水速度、角度、入水后产品状态及海底环境影响未进行规范。由于热冲击入水需要开展的研究工作较多，试验方法并不成熟，上述国家尚未建立起统一的试验规范及标准。

相比美欧等国家，我国空间自发热装置研制和应用尚属起步阶段，中国工程物理研究院总体工程研究所环境试验中心依托试验任务，利用马沸炉及模拟海水水槽初步建立起了热冲击入水的试验能力，王易君、胡宇鹏等针对入水时间，初始温度对最终产品状态的影响进行了理论分析，取得了一定进展。《王易君；胡宇鹏；向延华；胡文军。同位素热源热冲击试验及传热特性研究，工程热物理学报，2018/12》

对美、俄以及国内相关热冲击入水事故场景安全性试验技术进行分析，现有技术存在以下缺点：

1、对热冲击入水事故场景的载荷分析不全面

美国针对航空器发射事故，开展了坠落后的冲击试验。然而，坠落地点对于产品及事故的安全性评估是十分重要的，如坠落在地面或海底，冲击载荷作用是不同的，产品坠落后所处的环境也是不同的。

2、对热冲击入水事故场景的载荷分析不深入

以俄罗斯及国内现有研究技术为例，热冲击入水是一个十分复杂的动作过程，现阶段的做法是将发热的(加热/自发热)产品投入模拟海水中。试验过程无法覆盖真实事故场景，包括产品入水姿态、入水速度、入水时刻的海面状态(潮汐，海浪、海风等)，产品在海底的状态，如海水底部的压力，海底洋流，温度变化，长时间的海底存储等。

3、现有试验流程不规范

现有各国开展的热冲击入水试验，并未形成统一的规范，也未见相关的标准，无法规范指导、开展试验。

总的来说，由于自发热装置应用领域处于科技前沿，各国对产品的安全性事故分析，尤其是热冲击入水事故场景的研究尚处于起步阶段。因此，现有各项技术手段存在一定差异，需要相关从业人员继续开展科技攻关，不断完善现有措施各项漏洞，推动技术进步，规范试验流程。

因此急需研发出一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置及试验方法来解决以上问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置及试验方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

冲击入水事故场景模拟试验装置，包括：

用于将试验件加热至试验温度的加热装置；

海洋模拟实验装置；海洋模拟实验装置包括密封壳体、海水PH值模拟器、振动台以及安装在密封壳体内的海洋模拟试验坑、降雨模拟装置、试验件发射装置、海水深度模拟器、海洋温度调节器、造波机、海风模拟装置、用于承载试验件的海底地震模拟实验台面；降雨模拟装置、试验件发射装置、海水深度模拟器安装在密封壳体内顶部，海洋模拟试验坑安装在密封壳体内底部，试验水放置在海洋模拟试验坑内，海洋温度调节器、海底地震模拟实验台面、造波机均安装在海洋模拟试验坑底部，且位于试验水的液面下；海水PH值模拟器、振动台均安装在密封壳体外，且振动台与海底地震模拟实验台面传动连接，海水PH值模拟器的输入和输出端均穿过密封壳体、海洋模拟试验坑连通试验水。

具体地，海洋模拟实验装置还包括盐雾沉降装置，盐雾沉降装置包括盐雾试验机和第一喷嘴，盐雾试验机与第一喷嘴连接，第一喷嘴安装在密封壳体内顶部。

具体地，降雨模拟装置包括降雨机和和第二喷嘴，降雨机与第二喷嘴连接，第二喷嘴安装在密封壳体内顶部。

具体地，海洋模拟实验装置还包括消波器和用于隔离垃圾的隔离墙，消波器安装在海洋模拟试验坑内的第一侧上，造波机靠近海洋模拟试验坑内的第二侧设置，第一侧为第二侧的对侧；隔离墙安装在海洋模拟试验坑底部，并置于造波机前方。

具体地，试验件发射装置包括空压机、第一气瓶、手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一电磁阀、第一控制系统、角度调节器、发射室、旋塞阀；试验件放置在发射室中，角度调节器安装在密封壳体内顶部，角度调节器的作动输出端与发射室连接，旋塞阀安装在发射室的出口处，空压机与第一气瓶连接，第一气瓶、手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一电磁阀依次安装在一根管道上，第一压力传感器的信号输出端与第一控制系统的信号输入端连接，第一控制系统的信号输出端与第一电磁阀的信号输入端连接。

具体地，海风模拟装置包括风机和控制器，风谱信息输入控制器的信号输入端内，控制器的信号输出端与风机的信号输入端连接。

具体地，海水深度模拟器包括第二气瓶、减压阀、止回阀、第二安全阀、第二过滤器、第二压力传感器、第二电磁阀、第二控制系统，第二气瓶、减压阀、止回阀、第二安全阀、第二过滤器、第二压力传感器、第二电磁阀依次安装在一根管道上，第二压力传感器的信号输出端与第二控制系统的信号输入端连接，第二控制系统的信号输出端与第二电磁阀的信号输入端连接。

具体地，自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置还包括上位机、洋流高度测量装置、测试系统；测试系统包括测试传感器集成，测试传感器集成包括海水温度传感器、盐雾含量传感器、洋流速度传感器、洋流方向传感器、盐离子浓度传感器、摄像头；洋流高度测量装置的信号输出端、测试传感器集成的信号输出端均与上位机的信号输入端连接，上位机的信号输出端与海洋模拟实验装置的信号输入端连接。

具体地，海底地震模拟实验台面的边缘处设置有围挡，海底地震模拟实验台面上方铺设有沙土。

一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置的试验方法，包括以下步骤：

S1、试验前期准备

a、确定试验项目，制定大纲及安全策略：根据产品拟参加的任务类型特征，从热冲击入水事故场景可能遇到的环境载荷分析，进行理论计算，建立载荷相关模型，采取包覆的方式形成试验输入文件，明确试验项目、目的、试验所需开展的项目、种类、载荷特征要求，其中试验项目包括热冲击、热冲击入水、海水模拟、长期贮存、海底振动，载荷特征包括温度、降雨、海浪形态、海风量级、PH值、海底地震波型、发射角度速率、海水深度、贮存时间；根据试验要求编写试验大纲并制定相应的安全策略；

b、设计并验收试验夹具，开展试验设计；根据试验输入文件及大纲的要求，完成试验夹具的设计，加工，根据试验条件进行参试设备的选型，配置相关辅助试验仪器；

c、准备传感器：试验过程中涉及温度、变形、压力参数的检测测量，根据试验要求，购置相应数量的传感器。

S2、试验前检查

a、试验件齐套，初始检测：试验前，对试验件产品合格证或其他证明文件进行检查，并记录检查结果；

b、检查、联试各试验装置：检查试验加载、控制系统，传感器测试系统的情况，确定相关设备工作状态正常；

c、实验室相关设施检查：对实验室消防、电力保护、人员安全通道这些应急处理，对环境措施进行检查，确认实验室相关设施满足试验需求；

S3、产品安装试验装配

S4、试验装配

按试验大纲的要求完成试验件的安装，检查试验现场无误后，人员撤离；

S5、正式试验

a、参数设置：根据试验要求，开启各实验装置，在集中控制器中进行各系统关联，输入试验类型、试验顺序、试验持续时间，其中试验类型包括单一或复合；

b、载荷加载：进行载荷加载、载荷保持、完成载荷变化动作；

c、载荷卸载：当试验载荷加载满足试验输入文件及试验大纲要求时，载荷卸载；

S6、试验拆装

载荷卸载后，关闭载荷加载；检查试验数据，待试验件恢复后，检查试验件状态是否有破坏现象，记录试验现场情况；待数据及现场状态确认后，拆除试验件，传感器，试验结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过本申请可以完成热冲击试验、热冲击入水试验、海水模拟试验、海底长期贮存状态环境适应性考核试验以及海底振动环境适应性考核试验等多种试验类型，上述各实验类型可以全面的模拟自发热装置在发射、坠入事故场景下的各类事故环境载荷，可以为自发热装置从动力学场景，到深海贮存场景下的产品状态响应提供分析工具，为产品的事故环境适应性评估、改进设计等提供技术支持。

本申请的试验件发射装置，是模拟试验件坠入海水时的场景模拟，可以模拟试验件入水的角度、也可以模拟试验件入水的速度，与传统的技术相比，场景模拟更为真实，细节考虑更为丰富。

本申请分为海面模拟以及海水模拟两个部分，从自发热装置热冲击入水事故场景出发，相较于传统的海水模拟装置，还增加了海面环境载荷，如海风、降雨等自然环境的模拟，海风等模拟遵循国家标准制定，模拟因素更全面真实。

本申请模拟的海水环境，不同与传统简单的海水模拟，考虑了自发热装置可能在海底长时间贮存的现实，模拟了海水的温度、PH值、海底洋流、海水深度等模拟，模拟量更加全面，综合集成度高，可以实现试验件在海底长期贮存的模拟。

附图说明

图1为本申请自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置的结构示意图；

图2为本申请中海洋模拟实验装置的结构示意图；

图3为本申请中试验件发射装置的结构示意图；

图4为本申请中海水深度模拟器的结构示意图；

图5为本申请中海风模拟的试验过程示意图；

图6为本申请中自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置的试验方法示意图；

图中标记为：

1-加热装置；

2-海洋模拟实验装置；201-海洋模拟试验坑；202-消波器；203-降雨模拟装置；204-试验件发射装置；2041-空压机；2042-第一气瓶；2043-手动阀门； 2044-活接头；2045-第一安全阀；2046-第一过滤器；2047-第一压力传感器； 2048-第一电磁阀；2049-第一控制系统；20410-角度调节器；20411-发射室； 20412-旋塞阀；205-海水深度模拟器；2051-第二气瓶；2052-减压阀；2053-止回阀；2054-第二安全阀；2055-第二过滤器；2056-第二压力传感器；2057-第二电磁阀；2058-第二控制系统；206-测试传感器集成；207-海洋温度调节器；208-隔离墙；209-造波机；210-海风模拟装置；2101-控制器；2102-风机；211- 洋流高度测量装置；212-海水PH值模拟器；213-海底地震模拟实验台面；214- 振动台；

3-测试系统。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供以下技术方案：

如图1、图2所示；冲击入水事故场景模拟试验装置，包括：

用于将试验件加热至试验温度的加热装置1；

海洋模拟实验装置2；海洋模拟实验装置2包括密封壳体、海水PH值模拟器212、振动台214以及安装在密封壳体内的海洋模拟试验坑201、降雨模拟装置203、试验件发射装置204、海水深度模拟器205、海洋温度调节器207、造波机209、海风模拟装置210、用于承载试验件的海底地震模拟实验台面213；降雨模拟装置203、试验件发射装置204、海水深度模拟器205安装在密封壳体内顶部，海洋模拟试验坑201安装在密封壳体内底部，试验水放置在海洋模拟试验坑201内，海洋温度调节器207、海底地震模拟实验台面213、造波机209 均安装在海洋模拟试验坑201底部，且位于试验水的液面下；海水PH值模拟器 212、振动台214均安装在密封壳体外，且振动台214与海底地震模拟实验台面 213传动连接，海水PH值模拟器212的输入和输出端均穿过密封壳体、海洋模拟试验坑201连通试验水。

在本实施例中，由于自发热装置中的材料具有放射性，在相关环境试验考核中，常用模拟试件代替真实产品进行试验，模拟试验件为同真实样品具有相同结构非放射性模拟件，其本身不会像真实产品那样释放热量。为了使模拟试验件具有与真实产品同样的温度边界条件，设置了加热装置1供模拟试验件加热使用。加热装置1采用马沸炉，试验件在加热时，放置在马沸炉中心位置加热，待温度达到试验件所需温度时，利用坩埚钳将试验件取出，放置在产品夹套中，并迅速转移至试验件发射装置204中。试验时，加热装置1对试验件进行加热，待温度达到真实产品温度时，将试验件转运至试验件发射装置204，试验件发射装置204将产品弹入海洋模拟实验装置2，模拟试验件高温状态下的热冲击入水过程。

在本实施例中，海底环境的模拟，包括温度、PH值、海底洋流等环境。在模拟海水池中，设置了海洋温度调节器207。海洋温度调节器207由热电制冷片组成，直流供电，通过调节功率以及直流电流的流向(正反方向)可以实现加热或制冷功能，进而模拟海洋的海水温度。

本实施例还设计了海水PH值模拟器212，这是通过调节一定盐成分的液体实现的。

如图2所示；海洋模拟实验装置2还包括盐雾沉降装置，盐雾沉降装置包括盐雾试验机和第一喷嘴，盐雾试验机与第一喷嘴连接，第一喷嘴安装在密封壳体内顶部。

如图2所示；降雨模拟装置203包括降雨机和和第二喷嘴，降雨机与第二喷嘴连接，第二喷嘴安装在密封壳体内顶部。

在本实施例中，降雨模拟装置203在海洋模拟实验装置2的顶部位置，由数量、大小不一的第二喷嘴组成，喷嘴后方连接水池，同时含有加压装置(降雨机)，通过不同的压力，可以模拟不同的雨量大小。同时，在水池中，预先根据GB/T 10587-2006《盐雾试验箱技术条件》中关于盐雾沉降量的规范，进行测算，通过盐雾试验机实现调配好一定浓度的盐雾溶液。因此，在模拟降水的同时，还可以实现盐雾沉降状态的模拟。

如图2所示；海洋模拟实验装置2还包括消波器202和用于隔离垃圾的隔离墙208，消波器202安装在海洋模拟试验坑201内的第一侧上，造波机209靠近海洋模拟试验坑201内的第二侧设置，第一侧为第二侧的对侧；隔离墙208 安装在海洋模拟试验坑201底部，并置于造波机209前方。

在本实施例中，海底洋流的模拟，是利用造波机209实现的，由于密封壳体内位置空间限制，为了防止海水波形在远端形成回波，因此，设计了消波器 202；同时隔离墙208的设置主要是为了防止试验中的一些物质卷入造波机209，但是如果密封过于严密，会影响波形，因此需要将隔离墙208设置成网状或柔性网结构。

如图3所示；试验件发射装置204包括空压机2041、第一气瓶2042、手动阀门2043、活接头2044、第一安全阀2045、第一过滤器2046、第一压力传感器2047、第一电磁阀2048、第一控制系统2049、角度调节器20410、发射室20411、旋塞阀20412；试验件放置在发射室中，角度调节器安装在密封壳体内顶部，角度调节器的作动输出端与发射室连接，旋塞阀安装在发射室的出口处，空压机与第一气瓶连接，第一气瓶、手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一电磁阀依次安装在一根管道上，第一压力传感器的信号输出端与第一控制系统的信号输入端连接，第一控制系统的信号输出端与第一电磁阀的信号输入端连接。

在本实施例中，当试验件从马沸炉中转出后，利用坩埚钳等转运工具放置在发射室，固定在发射位置。这时，旋塞阀处于关紧状态，对试验件形成一定的夹持。当需要发射时，首先由空压机对第一气瓶进行加压，压力通过管路，以及必要的手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一压力传感器，传至主回路电磁阀，第一控制系统通过检测第一压力传感器压力，计算并调节该压力下试验件的发射速度，同时，通过角度调节器调节发射室及试验件发射角度，当压力满足要求时，第一控制系统打开主第一电磁阀，一定压力的气体传至发射室，同时，打开旋塞阀，试验件发射出去。本实施例中角度调节器优选为电机，电机固定安装在密封壳体内顶部，电机通过一变速箱后作用于发射室，用于控制发射室的转动。

本实施例中通过设置手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一电磁阀等装置，使得试验件发射装置具有安全的保障。同时，设计了角度调节器，在模拟试验件入水姿态时，本装置除了通过调节气压可以模拟试验件入水速度，还可以通过调节角度模拟试验件的射入方向，模拟更加真实。

如图5所示；海风模拟装置210包括风机2101和控制器2102，风谱信息输入控制器的信号输入端内，控制器的信号输出端与风机的信号输入端连接。

在本实施例中，自发热装置热冲击入水时，在冲击入水的瞬间，与海面环境的耦合，是影响自发热装置热冲击入水姿态、动力学行为的关键因素之一，这里的海面环境是指海风、降雨情况等状态，为了更精确的模拟自发热装置热冲击入水时的环境载荷，本试验装置对海面环境进行了模拟。

如图2所示，本申请设计了海风模拟装置210，根据GJB 7868-2012建模与仿真海洋环境数据通用要求中对于海风的定义，利用大功率风机，风机位于距离模拟海面上方一定高度的位置，模拟风速涵盖至17级大风，风速设计80m/s。

当考虑风的动力作用时，必须模拟阵风特性，即风速谱。也就是要形成一个变动的风速历程，这一历程的谱就是试验所要求的风速谱。在模拟过程中，利用计算机按试验要求给定的风谱，经过一定运算后再用DA转换序列脉冲，控制造风设备运行，从而得到相关的风谱。海风模拟的试验过程如下图5所示。

如图4所示；海水深度模拟器205包括第二气瓶2051、减压阀2052、止回阀2053、第二安全阀2054、第二过滤器2055、第二压力传感器2056、第二电磁阀2057、第二控制系统2058，第二气瓶、减压阀、止回阀、第二安全阀、第二过滤器、第二压力传感器、第二电磁阀依次安装在一根管道上，第二压力传感器的信号输出端与第二控制系统的信号输入端连接，第二控制系统的信号输出端与第二电磁阀的信号输入端连接。

在本实施例中，包括了海底环境的模拟；

试验件冲击进入海洋底部后，可能会遭遇长时间的海底环境。环境条件十分复杂。此时，对试验件的考核，除了海底温度、洋流等环境外，还有长时间的海水浸泡，甚至是海底地震环境，任何一种环境因素，都可能导致产品中的放射性材料泄露，通过鱼类等食物链，影响人类生命安全。因此，对相关环境的模拟，是十分必要的。

海水深度的模拟，是通过压力实现的；海水深度模拟器205的基本原理是借助于气体压力来弥补水压力的不足。由于实验室环境中的海水模拟，无法模拟上千米甚至上万米的海洋深度。因此，在密闭的海洋模拟试验装置中，通过增加气体压力，将压力传递至海水底部的试验件，实现海水深度的模拟。工作时，首先要根据海水深度模拟需求设定控制系统的设定值，然后调节气体减压阀。通过采集第二压力传感器的压力值，调节第二电磁阀开度，进而调节气体压力，并将气体从第三喷嘴中喷出，实现压力的控制与海洋海水深度的模拟。

如图1所示；自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置还包括上位机、洋流高度测量装置211、测试系统3；测试系统3包括测试传感器集成206，测试传感器集成206包括海水温度传感器、盐雾含量传感器、洋流速度传感器、洋流方向传感器、盐离子浓度传感器、摄像头；洋流高度测量装置211的信号输出端、测试传感器集成206的信号输出端均与上位机的信号输入端连接，上位机的信号输出端与海洋模拟实验装置2的信号输入端连接。

如图2所示；海底地震模拟实验台面213的边缘处设置有围挡，海底地震模拟实验台面213上方铺设有沙土。

在本实施例中，试验件长时间停留在海底，有可能会遇到海底地震，造成的巨大振动效应可能会影响产品结构。因此，设计了海底地震模拟实验台面213、振动台214，通过密封连杆穿过密封壳体和海洋模拟试验坑201连接海底地震模拟实验台面213和振动台214，海底地震模拟实验台面213由具有一定刚度的钢板制成，上方铺设厚厚的一层沙土。试验台四周有围挡，减少振动时砂土的逸散，海底地震模拟实验台面213位置需要提前设计，按照试验件发射装置204 所能够达到的角度、范围铺设，确保试验件热冲击入水后落入位置在海底地震模拟实验台面213上。

本申请可实现的功能包括：

1、热冲击试验；

2、热冲击入水试验；

3、海水模拟试验；

4、海底长期贮存状态环境适应性考核试验；

5、海底振动环境适应性考核试验；

其中，前两项试验为动力学载荷特征模拟，模拟事故发生状态的事故载荷。而后三项试验为贮存状态模拟，用于模拟、评估产品坠海后产品可能遇到的长期海底贮存环境。

目前，尚未有针对自发热装置相关产品相关的环境试验标准、准则、规范发布。热冲击入水事故场景中事故环境载荷加载的种类、顺序、次数、持续时间等，均不明确，无法形成统一的，被广泛认可的相关试验规程。如图6所示，为了对自发热装置热冲击入水事故场景环境考核试验实施过程进行规范，本申请针对试验的组织实施、文件制定、试验程序等方面制订了试验流程，包括以下步骤：

S1、试验前期准备

a、确定试验项目，制定大纲及安全策略：根据产品拟参加的任务类型特征，从热冲击入水事故场景可能遇到的环境载荷分析，进行理论计算，建立载荷相关模型，采取包覆的方式形成试验输入文件，明确试验项目、目的、试验所需开展的项目、种类、载荷特征要求，其中试验项目包括热冲击、热冲击入水、海水模拟、长期贮存、海底振动，载荷特征包括温度、降雨、海浪形态、海风量级、PH值、海底地震波型、发射角度速率、海水深度、贮存时间；根据试验要求编写试验大纲并制定相应的安全策略；

b、设计并验收试验夹具，开展试验设计；根据试验输入文件及大纲的要求，完成试验夹具的设计，加工，根据试验条件进行参试设备的选型，配置相关辅助试验仪器；

c、准备传感器：试验过程中涉及温度、变形、压力参数的检测测量，根据试验要求，购置相应数量的传感器。

S2、试验前检查

a、试验件齐套，初始检测：试验前，对试验件产品合格证或其他证明文件进行检查，并记录检查结果；

b、检查、联试各试验装置：检查试验加载、控制系统，传感器测试系统的情况，确定相关设备工作状态正常；

c、实验室相关设施检查：对实验室消防、电力保护、人员安全通道这些应急处理，对环境措施进行检查，确认实验室相关设施满足试验需求；

S3、产品安装试验装配

S4、试验装配

按试验大纲的要求完成试验件的安装，检查试验现场无误后，人员撤离；

S5、正式试验

a、参数设置：根据试验要求，开启各实验装置，在集中控制器中进行各系统关联，输入试验类型、试验顺序、试验持续时间，其中试验类型包括单一或复合；

b、载荷加载：进行载荷加载、载荷保持、完成载荷变化动作；

c、载荷卸载：当试验载荷加载满足试验输入文件及试验大纲要求时，载荷卸载；

S6、试验拆装

载荷卸载后，关闭载荷加载；检查试验数据，待试验件恢复后，检查试验件状态是否有破坏现象，记录试验现场情况；待数据及现场状态确认后，拆除试验件，传感器，试验结束。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，包括：

用于将试验件加热至试验温度的加热装置；

海洋模拟实验装置；海洋模拟实验装置包括密封壳体、海水PH值模拟器、振动台以及安装在密封壳体内的海洋模拟试验坑、降雨模拟装置、试验件发射装置、海水深度模拟器、海洋温度调节器、造波机、海风模拟装置、用于承载试验件的海底地震模拟实验台面；降雨模拟装置、试验件发射装置、海水深度模拟器安装在密封壳体内顶部，海洋模拟试验坑安装在密封壳体内底部，试验水放置在海洋模拟试验坑内，海洋温度调节器、海底地震模拟实验台面、造波机均安装在海洋模拟试验坑底部，且位于试验水的液面下；海水PH值模拟器、振动台均安装在密封壳体外，且振动台与海底地震模拟实验台面传动连接，海水PH值模拟器的输入和输出端均穿过密封壳体、海洋模拟试验坑连通试验水；

试验件发射装置包括空压机、第一气瓶、手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一电磁阀、第一控制系统、角度调节器、发射室、旋塞阀；试验件放置在发射室中，角度调节器安装在密封壳体内顶部，角度调节器的作动输出端与发射室连接，旋塞阀安装在发射室的出口处，空压机与第一气瓶连接，第一气瓶、手动阀门、活接头、第一安全阀、第一过滤器、第一压力传感器、第一电磁阀依次安装在一根管道上，第一压力传感器的信号输出端与第一控制系统的信号输入端连接，第一控制系统的信号输出端与第一电磁阀的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，海洋模拟实验装置还包括盐雾沉降装置，盐雾沉降装置包括盐雾试验机和第一喷嘴，盐雾试验机与第一喷嘴连接，第一喷嘴安装在密封壳体内顶部。

3.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，降雨模拟装置包括降雨机和和第二喷嘴，降雨机与第二喷嘴连接，第二喷嘴安装在密封壳体内顶部。

4.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，海洋模拟实验装置还包括消波器和用于隔离垃圾的隔离墙，消波器安装在海洋模拟试验坑内的第一侧上，造波机靠近海洋模拟试验坑内的第二侧设置，第一侧为第二侧的对侧；隔离墙安装在海洋模拟试验坑底部，并置于造波机前方。

5.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，海风模拟装置包括风机和控制器，风谱信息输入控制器的信号输入端内，控制器的信号输出端与风机的信号输入端连接。

6.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，海水深度模拟器包括第二气瓶、减压阀、止回阀、第二安全阀、第二过滤器、第二压力传感器、第二电磁阀、第二控制系统，第二气瓶、减压阀、止回阀、第二安全阀、第二过滤器、第二压力传感器、第二电磁阀依次安装在一根管道上，第二压力传感器的信号输出端与第二控制系统的信号输入端连接，第二控制系统的信号输出端与第二电磁阀的信号输入端连接。

7.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置还包括上位机、洋流高度测量装置、测试系统；测试系统包括测试传感器集成，测试传感器集成包括海水温度传感器、盐雾含量传感器、洋流速度传感器、洋流方向传感器、盐离子浓度传感器、摄像头；洋流高度测量装置的信号输出端、测试传感器集成的信号输出端均与上位机的信号输入端连接，上位机的信号输出端与海洋模拟实验装置的信号输入端连接。

8.根据权利要求1所述的一种自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置，其特征在于，海底地震模拟实验台面的边缘处设置有围挡，海底地震模拟实验台面上方铺设有沙土。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的自发热装置热冲击入水事故场景模拟试验装置的试验方法，特征在于，包括以下步骤：

S1、试验前期准备

a、确定试验项目，制定大纲及安全策略：根据产品拟参加的任务类型特征，从热冲击入水事故场景可能遇到的环境载荷分析，进行理论计算，建立载荷相关模型，采取包覆的方式形成试验输入文件，明确试验项目、目的、试验所需开展的项目、种类、载荷特征要求，其中试验项目包括热冲击、热冲击入水、海水模拟、长期贮存、海底振动，载荷特征包括温度、降雨、海浪形态、海风量级、PH值、海底地震波型、发射角度速率、海水深度、贮存时间；根据试验要求编写试验大纲并制定相应的安全策略；

b、设计并验收试验夹具，开展试验设计；根据试验输入文件及大纲的要求，完成试验夹具的设计，加工，根据试验条件进行参试设备的选型，配置相关辅助试验仪器；

c、准备传感器：试验过程中涉及温度、变形、压力参数的检测测量，根据试验要求，购置相应数量的传感器；

S2、试验前检查

a、试验件齐套，初始检测：试验前，对试验件产品合格证或其他证明文件进行检查，并记录检查结果；

b、检查、联试各试验装置：检查试验加载、控制系统，传感器测试系统的情况，确定相关设备工作状态正常；

c、实验室相关设施检查：对实验室消防、电力保护、人员安全通道这些应急处理，对环境措施进行检查，确认实验室相关设施满足试验需求；

S3、产品安装试验装配

S4、试验装配

按试验大纲的要求完成试验件的安装，检查试验现场无误后，人员撤离；

S5、正式试验

a、参数设置：根据试验要求，开启各实验装置，在集中控制器中进行各系统关联，输入试验类型、试验顺序、试验持续时间，其中试验类型包括单一或复合；

b、载荷加载：进行载荷加载、载荷保持、完成载荷变化动作；

c、载荷卸载：当试验载荷加载满足试验输入文件及试验大纲要求时，载荷卸载；

S6、试验拆装

载荷卸载后，关闭载荷加载；检查试验数据，待试验件恢复后，检查试验件状态是否有破坏现象，记录试验现场情况；待数据及现场状态确认后，拆除试验件，传感器，试验结束。

Images