CN212229913U - 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，包括环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统；本实验装置是专门系统研究环境风对船舶甲板受限环境火行为影响的小尺寸实验台。在前人基础上克服了全尺寸实验代价高昂和数值模拟工具不能精确反应真实火灾场景的特点，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船舶甲板受限环境火灾预防及发生火灾后的扑救具有较大的应用价值和指导意义。

Description

一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置

技术领域

本实用新型涉及火灾安全技术领域，具体涉及一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，用于水平环境风强迫对流影响下船舶甲板受限环境内火灾行为的研究。

背景技术

随着海上运输业的蓬勃发展，船舶火灾安全尤其是集装箱货船的火灾安全问题也日渐凸显。船舶甲板由于堆积了众多的货物，甲板上一旦发生火灾，周围堆砌的货物对于火源构成了受限环境。

事实上，船舶火灾多发生在航行途中，所以不可避免会受到环境风的影响。受限条件下环境风对火灾的影响与开放空间条件下环境风对火灾的影响不尽相同，环境风作用下受限环境内的火行为不仅受到水平强迫对流的影响，还受到周围受限环境的遮挡作用，这些均使得受限条件下的火行为与开放空间条件下的火行为有所不同，且受限条件下影响火行为的对流机制更为复杂。

前人的研究仅对开放空间条件下环境风对火行为的影响进行了探讨，对于受限条件与环境风耦合作用对火行为的影响鲜有研究。胡隆华等人研究了风作用下方形汽油和甲醇油池火的燃烧速率，发现小尺寸甲醇油池火的燃烧速率随着风速增长速度更快。唐飞利用方形丙酮油池火在风作用下进行燃烧实验，并提出了相应风速条件下丙酮油池火燃烧速率的经验公式。Oka和Ferrero基于风作用下不同尺寸燃料的火焰倾角实验结果分别给出了火焰倾角与风速的经验公式。近年来，受限环境内火行为也得到一部分人的关注。高子鹤和纪杰实验发现贴壁情况下的火焰高度大于开放空间环境的火焰高度。范传刚研究了庚烷油池火与壁面之间不同距离情况下的火焰高度，并提出了不同距离条件下油池火焰高度的经验公式。然而，受限环境内的火行为研究却没有考虑外界环境风的影响。

事实上，受限环境火灾也极有可能受到环境风的影响，以往的实验数据不能充分揭示并用于分析环境风对船舶甲板受限火行为的影响机制，更重要的是，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。所以，开展满足相似性理论的小尺度实验研究，能更好地揭示环境风对船舶甲板受限火行为的影响机制。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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，为了能够在实验室尺度下充分研究环境风对船舶甲板受限火行为的影响机制，也即水平风强迫对流作用下的受限空间内火灾行为。

本实用新型采取以下技术方案：

一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，包括环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统；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，用于提供均匀风流；

所述甲板受限环境模拟系统，是由不锈钢制成的“L”型结构装置，“L”型结构装置底板上放置一油盘，油盘内放置用于燃烧的液体燃料；

所述数据采集系统包括质量测量系统、风速测量系统及摄像系统，其中：所述质量测量系统是在“L”型结构装置下放置称重天平，用于实时记录燃烧过程中油盘内燃料质量变化；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；所述摄像系统是在“L”型结构装置一侧架设一摄像机，用于实时记录受限模拟环境内火灾行为。

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。

其中，所述甲板受限环境模拟系统是以不锈钢为材质。

其中，所述甲板受限环境模拟系统中受限方位可变。

其中，所述甲板受限环境模拟系统竖直方向高度可调。

其中，所述装置底板上放置一油盘，可根据不同工况要求更换不同尺寸与形状的油盘。

其中，所述液体燃料可为正庚烷、柴油或航煤。

本实用新型的优点和积极效果为：

1、本实用新型直接采用池火作为火源，能够模拟在环境风作用下的真实火灾时的受限火行为。

2、本实用新型在风机上设置调速阀门，从而可以研究不同环境风速情况下的受限火行为。

3、本实用新型受限模拟环境为可拆式结构，通过设置不同竖向不锈钢侧挡板组合以及高度，可用于研究环境风作用下不同受限条件下的火行为。

4、本实用新型相比大尺寸实验平台耗费少，可重复性强，操作方便，利于科学研究。

附图说明

图1为本实用新型所述采用环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述采用环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置的受限模拟环境竖向障碍板不同组合示意图；其中，(a)为不锈钢侧挡板在火源下风向，(b)为不锈钢侧挡板在火源上风向，(c)和(d)均为不锈钢侧挡板平行于风向；

图3为本实用新型所述采用环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置的受限模拟环境竖向障碍板不同高度示意图。

图中标号：1-稳流风机管道；2-轴流风机；3-多阵列稳流管；4-支撑架；5-不锈钢侧挡板；6-不锈钢底板；7-油盘(火源)；8-称重天平；9-速度测点；10-摄像机。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型进一步地说明。

参见图1，本实施例中环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置包括环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统。

参见图1，稳流风机管道1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2和一面多阵列稳流管3，稳流风机1下方设置支撑架4，便于移动。风机出口设置4个速度测点9。甲板受限环境模拟系统是由钢化玻璃制成的“L”型结构装置，其竖向不锈钢侧挡板5可与不锈钢底板6更改组合以变方向，且竖向不锈钢侧挡板 5高度可调。不锈钢底板6上放置油盘7，下方放置称重天平8。油盘7侧面放置摄像机 10，用于记录实验中的火焰图像。

参见图2，甲板受限环境模拟系统的竖向不锈钢侧挡板5与不锈钢底板6可以更改不同的组合方式。其中，(a)为不锈钢侧挡板在火源下风向，(b)为不锈钢侧挡板在火源上风向，(c)和(d)均为不锈钢侧挡板平行于风向；

参见图3，甲板受限环境模拟系统的竖向不锈钢侧挡板5高度可调，调节范围在 0-60cm。

参见图1，实验准备阶段，更改甲板受限环境模拟系统的竖向不锈钢侧挡板5与不锈钢底板6的组合方式，以及竖向不锈钢侧挡板的高度。在不锈钢底板6上放置油盘7，倒入燃油。实验开始时，首先开启轴流风机2并调节至指定风速，启动摄像机10和称重天平8以及数据采集系统。然后利用点火装置引燃油盘7内的燃油。引燃后，速度测点9实时记录环境风速值，称重天平8实时记录燃料的质量变化，摄像机10实时记录火灾行为。

本实用新型未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

Claims (6)

1.一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述的实验装置包括：环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统；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，用于提供均匀风流；

所述甲板受限环境模拟系统，是由不锈钢制成的“L”型结构装置，“L”型结构装置底板上放置一油盘，油盘内放置用于燃烧的液体燃料；

所述数据采集系统包括质量测量系统、风速测量系统及摄像系统，其中：所述质量测量系统是在“L”型结构装置下放置称重天平，用于实时记录燃烧过程中油盘内燃料质量变化；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；所述摄像系统是在“L”型结构装置一侧架设一摄像机，用于实时记录受限模拟环境内火灾行为。

2.根据权利要求1所述的环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述环境风模拟系统内轴流风机设置调速阀门，风速可调。

3.根据权利要求1所述的环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：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。

4.根据权利要求1所述的环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述甲板受限环境模拟系统是以不锈钢为材质。

5.根据权利要求1所述的环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述装置底板上放置一油盘，根据不同工况要求更换不同尺寸与形状的油盘。

6.根据权利要求1所述的环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述液体燃料为正庚烷、柴油或航煤。

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