CN206177860U - 一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，属于航空安全技术领域，包括为进行所有实验提供基础平台的舱体，为舱体提供不同压力的舱内环境和气流状况的气路单元，对各个实验过程中产生的实验数据进行采集和记录的检测单元，控制本实验测试系统开关的电路控制单元，各个实验所需的实验装置，以及为各个实验提供用水、用电并收集废水的外围设备；其中，气路控制单元位于舱体外部并与舱体连通，检测单元分布在舱体内部，电路控制单元位于舱体外部、并分别与气路单元和检测单元连接，实验装置位于舱体内部；本实验测试系统可用于模拟飞机货舱真实内部环境并可在舱内开展多种类型的全尺寸变压环境下火灾、爆炸及灭火实验研究等。
Description
技术领域
本实用新型属于航空安全技术领域，特别涉及一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统。
背景技术
近年来，针对民机货舱动压环境的火行为研究、抑灭火技术等方面的研究已经开展了一些探索性研究，但是针对真实货舱环境、流场结构的全尺寸变压环境下的火行为及抑灭火技术研究十分缺乏并亟待开展。现有的低压测试舱体无论长方体结构还是锥体结构，均与飞机真实货舱结构差异明显，舱体体积不足20m3,只是为小尺寸燃烧机理实验设计，舱体空间严重限制了火焰的发展蔓延，与飞机真实货舱环境差异很大，无法满足开展真实货舱环境全尺寸变压环境下火行为及灭火实验的需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为解决民航飞机货舱运输过程中可能引发的消防安全问题，设计出一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，可用于模拟飞机货舱真实内部环境并可在舱内开展多种类型的全尺寸变压环境下火灾、爆炸及灭火实验研究等。本实用新型采用的技术方案如下：
一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，包括为进行所有实验提供基础平台的舱体，为舱体提供不同压力的舱内环境和气流状况的气路单元，对各个实验过程中产生的实验数据进行采集和记录的检测单元，控制本实验测试系统开关的电路控制单元，各个实验所需的实验装置，以及为各个实验提供用水、用电并收集废水的外围设备；其中，气路控制单元位于舱体外部并与舱体连通，检测单元分布在舱体内部，电路控制单元位于舱体外部、并分别与气路单元和检测单元连接，实验装置位于舱体内部。
所述舱体包括舱壳、舱门、排污口、观察窗、检测安装接口、安全阀接口、多种气路接口和用于采集舱内烟气进行组份分析的气体采集口；其中，舱壳是舱体的主体结构，舱门一侧通过铰链与位于舱体前端的舱壳连接，舱门绕该侧旋开与闭合，舱门与舱壳之间密封连接，舱门上设有观察窗；排污口位于舱壳一侧近地位置，舱体通过位于舱壳上的检测安装接口连接检测单元，舱体通过位于舱壳上的安全阀接口、多种气路接口与气路单元连接，气体采集口位于舱壳侧壁上，舱壳顶部还设有多个与外围设备或相关实验装置连接的预留接口。所述舱体按照飞机货舱真实尺寸建造，舱体的工作压力范围为20kPa～105kPa。
所述气路单元包括进气管路和位于该管路上的进气控制球阀，出气管路、位于该管路上的出气控制球阀和出气管路流量计，模拟泄漏管路、位于该管路上的模拟泄漏管路流量计和模拟泄漏气动球阀、模拟泄漏风机，人工泄压管路和位于该管路上的球阀，以及安全阀组件泄压管路；其中，进气管路和出气管路的一端分别通过进气管路接口和出气管路接口连接到舱体，进气管路和出气管路的另一端共用一台可提供动力使气体流动的风机；模拟泄漏管路一端通过模拟泄漏管路接口连接到舱体，另一端与模拟泄漏风机相接；人工泄压管路通过人工泄压管路接口连接到舱体；安全阀组件泄压管路通过安全阀接口连接到舱体。
所述电路控制单元包括控制柜、配电柜，控制柜具有人机交互平台；其中，控制柜分别与检测单元和气路单元连接。
本实用新型的特点及有益效果：
本实用新型提出的一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统可用于模拟飞机货舱真实内部环境并可在舱内开展不同高度条件下的货舱内散装货物火灾、货箱货物火灾、可燃液体火灾、气溶胶罐爆炸和抑灭火技术研究等全尺寸变压实验，并可实时测量火灾实验过程中的温度分布、热辐射、烟密度、气体组分、压力参数(包含热释放速率和气体组分浓度)等。
附图说明
图1所示为飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统整体俯视图。
图2所示为飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统正视图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，可用于模拟飞机货舱真实内部环境并可在舱内开展不同高度条件下的货舱内散装货物火灾、货箱货物火灾、可燃液体火灾、气溶胶罐爆炸和抑灭火技术研究等全尺寸变压实验，并可实时测量火灾实验过程中的温度分布、热辐射、烟密度、气体组分、压力参数等(包含热释放速率和气体组分浓度)。下面结合附图及实施例进一步说明如下：
如图1、2所示，本实用新型的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，包括舱体、气路单元、检测单元、顶棚4、实验装置、电路控制单元、外围设备等；其中舱体为进行所有实验的基础平台；气路单元位于舱体外部并与舱体连通，为舱体提供不同压力的舱内环境和气流状况；舱体内部设有检测单元，对各个实验过程中产生的实验数据进行采集和记录，方便实验人员对实验情况进行检测和分析；舱体顶部考虑装有顶棚作为整体防雨防晒的防护装置；电路控制单元控制本实验测试系统的开关，位于舱体外部且与气路单元和检测单元连接，电路控制单元使用方便，可控性和自动化程度高；此外，还包含部分实验所需的实验装置和外围设备等。
所述舱体按照飞机货舱真实结构建造，其内腔室尺寸为8110mm(长)×4160mm(宽)×1670mm(高)，内腔容积为56.6±2.8m3。舱体工作压力范围20kPa～105kPa，舱体包括舱壳11、舱门12、排污口13、观察窗14、检测安装接口15、安全阀接口16、多种气路接口(包括进气管路接口1801、出气管路接口1802、模拟泄漏管路接口1803、人工泄压管路接口1804)以及气体采集口19等；其中，舱壳11是舱体的主体结构，舱壳11的内板是由优质不锈钢构成，能够起到很好的防水防锈耐温的作用，外层包覆工字钢和矩管等型材作为加强筋，型材的材料仍是不锈钢，以保证舱体整体的耐热和防锈性能；舱门12位于舱体的前端，门洞尺寸为2000mm(宽)×1670mm(高)，舱门一侧与舱体前端的舱壳11通过铰链1202进行连接，该舱门可以朝一侧90°旋开与闭合，舱门与舱壳之间用密封圈进行密封，舱门12关闭后其外边缘再用六个螺栓1201与舱壳进行压紧，保证舱内无论正压或负压环境下均能起到密封作用；排污口13位于舱壳一侧近地位置，便于舱内进行水雾实验污水排出舱体；舱门上装有玻璃观察窗14，便于查看和记录实验情况；所述检测安装接口15分布在舱壳11上，用于连接检测单元3；所述多种气路接口设置在舱壳11上，与气路单元相接；所述气体采集口19位于舱壳侧壁上，用于采集舱内烟气进行组份分析；此外，舱壳顶部还布置有多个预留接口17，包括用于安装灭火管路的预留进气接口和进水接口，8个用于接入灭火喷头、方便后续进行相关灭火实验时安装灭火装置的预留接口，以及为接入后续其他相关实验装置做准备的预留接口。
所述气路单元包括：进气管路211和设置在该管路上的进气控制球阀212，出气管路221、设置在该管路上的出气控制球阀222和出气管路流量计223，模拟泄漏管路231、设置在该管路上的模拟泄漏管路流量计232和模拟泄漏气动球阀233、模拟泄漏风机234，人工泄压管路241、设置在该管路上的球阀242等，以及安全阀组件泄压管路25等；其中，进气管路211和出气管路221的一端分别通过进气管路接口1801和出气管路接口1802连接到舱体，进气管路211和出气管路221的另一端共用一台可提供动力使气体流动的风机26，通过进气控制球阀212和出气控制球阀222的切换，可以实现分别给舱体内充气进行舱内正压控制和从舱体内抽出气体进行舱内负压控制的功能；模拟泄漏管路231一端通过模拟泄漏管路接口1803连接到舱体，另一端与模拟泄漏风机234相接，模拟舱门泄漏管路模块23用以模拟飞机货舱舱门轻微泄漏情况下舱内气体的泄漏情况，模拟泄漏流量为1.4±0.14m3/min，采用模拟泄漏风机234提供动力使舱内气体按模拟泄漏流量排出；人工泄压管路241通过人工泄压管路接口1804连接到舱体，用于模拟飞机货舱的泄压口，通过以人工方式旋开球阀242，控制人工泄压管路以不高于25kPa/min的泄压速率往舱外泄压；安全阀组件泄压管路25经安全阀接口16连接到舱体，当舱体内外压差达到60kPa时，位于舱体顶部的安全阀组件泄压管路25自动启动往外泄压，以防止由于舱内压力过高而造成设备的损坏或产生其他安全隐患。具体安装时考虑到各个模块的结构稳定性，对于较长的管路可通过支架(如模拟泄漏管路支架235)将该管路固定于地面。
所述检测单元通过检测安装接口15连接到舱体内部，用于实验数据的采集与记录，包括35个热电偶、3个热辐射计、1个舱体压力传感器等；其中，热电偶和热辐射计均固定安装在舱体内侧壁、顶部或其他固定位置(根据实际需要确定)，用来测量实验期间舱体内部不同位置的温度值和热辐射强度；舱体压力传感器用于检测舱内压力值，直接安装在舱体侧壁的开孔上，线缆布设在舱外。
由于舱体可能放置在室外进行实验，存在各种雨雪冰冻气候，条件比较恶劣，舱体顶部还装有各种检测线缆和阀门等，在舱体顶部安装顶棚4进行防护，顶棚4框架由角钢拼搭而成，在支脚处通过螺栓固定于舱体顶部，在搭好的框架上部需铺设瓦楞板作为防雨顶棚。
为了方便开展不同高度条件下的货舱内散装货物火灾、货箱货物火灾、可燃液体火灾、气溶胶罐爆炸和抑灭火技术研究等全尺寸变压实验，本实验测试系统具备一系列实验装置，均为常规产品，主要包括(1)点火装置、(2)方形油盘、(3)集装箱、(4)气溶胶罐爆炸模拟装置等；其中，点火装置包括电阻丝加热点火和电火花点火，点火装置由电路控制单元控制；方形油盘是用于油盆火燃烧实验，将液体燃料放置在方形盘中模拟可燃物，本实施例的方形盘是由3mm厚的钢板制成，尺寸为609mm×609mm×102mm；本实施例集装箱的尺寸长宽高为1950mm×1520mm×1630mm；本实施例的气溶胶罐爆炸模拟装置为一个内径为67mm、长366.7mm的圆形压力容器，用来储存液态丙烷(重量为0.09kg)、酒精(重量为0.27kg)和水(重量为0.09kg)的混合物(总重量为0.45kg)，通过一个旋转气缸控制底部球阀以极快的速度开启(球阀从关闭到打开要求在0.1秒内)，该圆形压力容器垂直安装在球阀上保证液体的完全驱逐，爆炸混合气释放口沿着水平方向位于球阀的正下方，在圆形压力容器上安装有量程为0～2.5MPa的压力表，实时检测圆形压力容器内的压力，通过加热使得圆形压力容器内部压力升到1655±34.4KPa时开启球阀，释放丙烷、酒精和水的混合物，形成蒸汽云，并用点火装置(电火花点火)点燃喷出的气体混合物进行爆炸模拟实验。
所述电路控制单元包括控制柜61、配电柜62等，控制柜61具有人机交互平台；控制柜61连接检测单元，实时显示实验数据；控制柜还与气路单元相连，控制柜的人机交互平台采用触摸屏，操作人员可输入工艺、指令对气路单元进行控制，同时可从触摸屏看到舱体内各状态信息，包括舱体压力、管道流量、阀门开度等。
为满足实验需求和相关安全操作规范，本飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统还有完备的配电装置、供水装置、供气装置、废水排污装置等外围设备。其中，配电装置须提供380～400V三相交流电，频率50Hz，总容量50KVA；供水装置主要是为灭火实验所需的用水和舱体清洗用水；废水排污装置主要是在舱体实验之后，需要有对应的排污水管和地下排污通道将废水排流出去。
本实验测试系统的组成部件均为常规产品。
为了能更好地了解本实用新型的实施方式，下面以油盘火静态低压实验为例阐述本测试系统的工作过程。本实用新型的工作过程为：
1)将盛有1cm厚度燃油的方形油盘放入舱体内中间位置，放置点火装置；
2)关闭舱门12并检查各管路连接状态，确保本实验测试系统水路水流量、气路气压以及各阀门位置均处于正常状态；启动电控单元中的控制柜61，设定目标舱体压力(如30kPa)，确认系统无故障；
3)启动气路单元，进气管路211和出气管路221，共用一台风机26提供动力使气体流动，通过进气控制球阀212和出气控制球阀222的切换，分别实现给舱内充气进行舱内正压控制，和从舱内抽出气体进行舱内负压控制的功能；
4)观察舱体压力变化情况及各阀门动作情况，待舱体的压力下降到30kPa并稳定之后，由电路控制单元启动点火装置进行实验；实验期间，通过观察窗14实时观察火焰情况并可对实验过程进行实时录像；检测单元中的热电偶和热辐射计实时测量舱体内的火场温度和热辐射数据，并在控制柜61的人机交互平台上实时显示。
5)实验完成后，控制柜控制舱体进气管路模块21将舱体压力升到常压环境，关闭系统。
Claims (7)
1.一种飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，包括为进行所有实验提供基础平台的舱体，为舱体提供不同压力的舱内环境和气流状况的气路单元，对各个实验过程中产生的实验数据进行采集和记录的检测单元，控制本实验测试系统开关的电路控制单元，各个实验所需的实验装置，以及为各个实验提供用水、用电并收集废水的外围设备；其中，气路控制单元位于舱体外部并与舱体连通，检测单元分布在舱体内部，电路控制单元位于舱体外部、并分别与气路单元和检测单元连接，实验装置位于舱体内部。
2.如权利要求1所述的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，所述舱体包括舱壳、舱门、排污口、观察窗、检测安装接口、安全阀接口、多种气路接口和用于采集舱内烟气进行组份分析的气体采集口；其中，舱壳是舱体的主体结构，舱门一侧通过铰链与位于舱体前端的舱壳连接，舱门绕该侧旋开与闭合，舱门与舱壳之间密封连接，舱门上设有观察窗；排污口位于舱壳一侧近地位置，舱体通过位于舱壳上的检测安装接口连接检测单元，舱体通过位于舱壳上的安全阀接口、多种气路接口与气路单元连接，气体采集口位于舱壳侧壁上，舱壳顶部还设有多个与外围设备或相关实验装置连接的预留接口。
3.如权利要求1所述的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，所述舱体按照飞机货舱真实尺寸建造，舱体的工作压力范围为20kPa～105kPa。
4.如权利要求2所述的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，所述气路单元包括进气管路和位于该管路上的进气控制球阀，出气管路、位于该管路上的出气控制球阀和出气管路流量计，模拟泄漏管路、位于该管路上的模拟泄漏管路流量计和模拟泄漏气动球阀、模拟泄漏风机，人工泄压管路和位于该管路上的球阀，以及安全阀组件泄压管路；其中，进气管路和出气管路的一端分别通过进气管路接口和出气管路接口连接到舱体，进气管路和出气管路的另一端共用一台可提供动力使气体流动的风机；模拟泄漏管路一端通过模拟泄漏管路接口连接到舱体，另一端与模拟泄漏风机相接；人工泄压管路通过人工泄压管路接口连接到舱体；安全阀组件泄压管路通过安全阀接口连接到舱体。
5.如权利要求2所述的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，所述检测单元包括多个热电偶、热辐射计以及舱体压力传感器，检测单元内的各检测元件根据实验需要固定在舱壳内部。
6.如权利要求1所述的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，所述电路控制单元包括控制柜、配电柜，控制柜具有人机交互平台；其中，控制柜分别与检测单元和气路单元连接。
7.如权利要求1所述的飞机货舱全尺寸多功能变压实验测试系统，其特征在于，该实验测试装置还包括位于舱体顶部用于起防护作用的顶棚。
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