CN206906164U - 泄压式模拟深水环境***试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于水下***研究技术领域，具体涉及一种泄压式模拟深水环境***试验装置。该试验装置包括顶部开口的压力容器，压力容器的侧面设置有加压孔，压力容器的顶部开口安装有泄压法兰，泄压法兰上设置有静态压力测量孔、冲击波压力测量孔和起爆孔；静态压力测量孔上安装压力表，冲击波压力测量孔和起爆孔上均安装密封法兰；冲击波压力测量孔上安装冲击波压力测量装置，起爆孔上安装起爆装置。本实用新型在压力容器的顶部设置泄压法兰，在进行模拟深水环境的***试验时，泄压法兰会在***冲击压力达到一定值后与压力容器脱离，起到泄压作用，使得压力容器的承载能力不再受限于其体积和壁厚，极大地降低了设备成本和试验难度。
Description
技术领域
本实用新型属于水下***研究技术领域，具体涉及一种泄压式模拟深水环境***试验装置。
背景技术
水下***是研究***在水下产生、演变、传播，以及与水下目标相互作用的理论、方法和手段，涉及船舶与海洋工程、力学、材料科学等多个学科。由于水下***的复杂性，对其进行详细的理论研究，并企图通过建立一个精确的数学模型而使水下***问题得到完全解析是十分困难的，因此，对水下***进行一些试验研究是十分必要的。
深水***试验费用高、周期长、实施难度大，目前也仅有美国等少数国家开展过相关试验，在这种情况下，产生了通过压力容器来模拟深水***的试验技术。但是目前所用的压力容器受***承载能力和加工制作成本的制约，仍然很难模拟出深水环境。2016年5月11日公布的发明专利申请CN105571885A公开了一种模拟深水环境***试验装置，如图1所示，该装置整体为球罐形的压力容器，这种结构是通过容器壁的变形来消耗***产生的能量，容器壁的变形需控制在弹性范围内，保证容器不发生塑性变形而遭到破坏。这就要求壁厚尽可能的厚，以提高容器承载能力。另外，该压力容器的体积设计主要考虑水消波的作用，体积越大，水容量越大，水对冲击波的衰减作用也越强，因此容器体积也需要做得很大。因此，想要提高压力容器的承载能力，必然导致其体积、重量越来越大，试验成本也将成倍增加。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种泄压式模拟深水环境***试验装置，解决了现有的基于球罐形压力容器的试验装置存在的体积大、器壁厚、试验成本高的技术问题。
本实用新型的技术解决方案是：一种泄压式模拟深水环境***试验装置，包括顶部开口的压力容器，压力容器的侧面设置有加压孔，其特殊之处在于：所述压力容器的顶部开口安装有泄压法兰，泄压法兰上设置有静态压力测量孔、冲击波压力测量孔和起爆孔；所述静态压力测量孔上安装压力表，所述冲击波压力测量孔和起爆孔上均安装密封法兰；所述冲击波压力测量孔上安装冲击波压力测量装置，所述起爆孔上安装起爆装置。
进一步地，上述压力容器为圆柱形容器，容器壁厚满足深水环境的静水压力要求。
进一步地，上述压力容器的壁厚为δ，单位为mm：
其中，pc为试验条件下深水环境的静水压力，MPa；Di为压力容器直径，mm；[σ]t为压力容器的材料许用应力，MPa；为焊接接头系数，无量纲。
进一步地，上述泄压法兰与压力容器通过螺栓连接。
进一步地，上述泄压法兰与压力容器的接触面上设置有密封槽，密封槽内安装密封圈。
进一步地，上述密封法兰内安装有胶木。
进一步地，上述密封法兰与泄压法兰的接触面以及胶木与泄压法兰的接触面上均设置有密封槽，密封槽内安装密封圈。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型在压力容器的顶部设置泄压法兰，在进行模拟深水环境的***试验时，泄压法兰会在***冲击压力达到一定值后与压力容器脱离，起到泄压作用。正是由于泄压法兰的存在，压力容器的承载能力不再受限于其体积和壁厚，而在设计和生产压力容器时只需要考虑深水环境的静水压力即可，因此在很小的设计尺寸下便可以获得很高的承载能力，极大地降低了设备成本，同时也降低了试验难度。
(2)本实用新型摒弃了传统的球罐形容器，而将压力容器设置为圆柱形，安装固定方便，可以在任意水平地面上进行模拟深水环境***试验。
附图说明
图1为现有的基于球罐形容器的模拟深水环境***试验装置结构示意图。
图2为本实用新型泄压式模拟深水环境***试验装置的较佳实施例结构示意图。
其中，附图标记为：1-压力容器，2-泄压法兰螺栓，3-密封法兰螺栓，4-密封法兰密封槽，5-胶木，6-密封法兰，7-加压孔，8-压力表，9-泄压法兰密封槽，10-泄压法兰，11-静态压力测量孔，12-冲击波压力测量孔，13-起爆孔。
具体实施方式
参见图2，本实施例为一种泄压式模拟深水环境***试验装置，其结构包括顶部开口的压力容器1，压力容器1的侧面设置有加压孔7，连接电动加压泵进行加压。压力容器1为圆柱形容器，在容器内注满水后，顶部安装泄压法兰10，泄压法兰10通过泄压法兰螺栓2与压力容器1进行固定。泄压法兰10与压力容器1的接触面上设置有泄压法兰密封槽9，泄压法兰密封槽9内安装密封圈。
泄压法兰10上设置静态压力测量孔11、冲击波压力测量孔12和起爆孔13。静态压力测量孔11上安装压力表8，用于测量压力容器1内的静态压力；冲击波压力测量孔12上安装水中***压力传感器，用于测量容器内部******之后产生的冲击波压力；起爆孔13上连接起爆线，用于起爆***。冲击波压力测量孔12和起爆孔13上均安装密封法兰6，密封法兰6与泄压法兰10的接触面上设置有密封法兰密封槽4，密封法兰密封槽4内安装密封圈。密封法兰6内填充胶木5，用于对穿过密封法兰的线缆进行密封。胶木5与泄压法兰10的接触面上也设置有密封槽和密封圈，以提高密封性。
由于顶部的泄压法兰10可以将***产生的动态压力泄出，因此压力容器1的壁厚只需要满足深水环境的静水压力要求即可。压力容器1的壁厚δ可以采用以下公式进行计算：
其中，pc为试验条件下深水环境的静水压力(即压力容器1的耐受压力)，MPa；Di为压力容器1的直径，mm；[σ]t为压力容器1的材料许用应力(材料的标称强度，由材料种类决定)，MPa；为焊接接头系数，无量纲。
本实施例中，pc取4MPa，Di取600mm，[σ]t取163MPa，取1，设计安全余量为130％。代入上方公式计算得出δ为7.45mm，本实施例中将压力容器1的壁厚取为8mm。根据GB150-1998，将泄压法兰10的厚度设置为压力容器1壁厚的5倍，即40mm。
启动电动加压泵，通过加压孔7对试验装置进行加压。静态压力测量孔11上的压力表8对试验装置内压力进行测量，当达到所需压力时，模拟深水环境完成。试验开始后，通过起爆孔13上连接的起爆线起爆***。冲击波压力测量孔12上安装的水中***压力传感器对***产生的冲击波动态压力进行测量，与此同时冲击波动态压力将紧固泄压法兰10的泄压法兰螺栓2拉断，泄压法兰10脱离压力容器1，压力泻出保证圆柱形压力容器1安全。回收泄压法兰10后，重复以上步骤便可开展下一次试验。
Claims (7)
1.一种泄压式模拟深水环境***试验装置，包括顶部开口的压力容器，压力容器的侧面设置有加压孔，其特征在于：所述压力容器的顶部开口安装有泄压法兰，泄压法兰上设置有静态压力测量孔、冲击波压力测量孔和起爆孔；所述静态压力测量孔上安装压力表，所述冲击波压力测量孔和起爆孔上均安装密封法兰；所述冲击波压力测量孔上安装冲击波压力测量装置，所述起爆孔上安装起爆装置。
2.根据权利要求1所述的泄压式模拟深水环境***试验装置，其特征在于：所述压力容器为圆柱形容器，容器壁厚满足深水环境的静水压力要求。
3.根据权利要求2所述的泄压式模拟深水环境***试验装置，其特征在于：所述压力容器的壁厚为δ，单位为mm：
其中，pc为试验条件下深水环境的静水压力，MPa；Di为压力容器直径，mm；[σ]t为压力容器的材料许用应力，MPa；为焊接接头系数，无量纲。
4.根据权利要求1-3中任一所述的泄压式模拟深水环境***试验装置，其特征在于：所述泄压法兰与压力容器通过螺栓连接。
5.根据权利要求4所述的泄压式模拟深水环境***试验装置，其特征在于：所述泄压法兰与压力容器的接触面上设置有密封槽，密封槽内安装密封圈。
6.根据权利要求5所述的泄压式模拟深水环境***试验装置，其特征在于：所述密封法兰内安装有胶木。
7.根据权利要求6所述的泄压式模拟深水环境***试验装置，其特征在于：所述密封法兰与泄压法兰的接触面以及胶木与泄压法兰的接触面上均设置有密封槽，密封槽内安装密封圈。
Priority Applications (1)
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| CN201720441635.4U CN206906164U (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 泄压式模拟深水环境***试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201720441635.4U CN206906164U (zh) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 泄压式模拟深水环境***试验装置 |
Publications (1)
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| CN206906164U true CN206906164U (zh) | 2018-01-19 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106959252A (zh) * | 2017-04-25 | 2017-07-18 | 西北核技术研究所 | 泄压式模拟深水环境***试验装置 |
| CN108802099A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-11-13 | 宁波蒙曼生物科技有限公司 | 一种防爆膜防爆性检测装置 |
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2017
- 2017-04-25 CN CN201720441635.4U patent/CN206906164U/zh not_active Expired - Fee Related
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