一种水下高压气体连续爆喷装置及实验平台的制作方法

本发明属于水下爆炸试验领域，具体涉及一种水下高压气体连续爆喷装置及实验平台。

背景技术：

水下爆炸对结构毁伤机理研究在石油开采及海洋勘探等领域有相当广泛的应用。虽然试验研究是再现物理过程最可靠手段，但是由于大多数水下爆炸试验需要耗费大量的人力、物力和财力，并且较难大规模进行，同时难以对其物理现象进行定量分析。并且水下爆炸采用的爆炸原料一般为tnt炸药，但tnt炸药具有危险性高、难以定量控制、实验数据和实验数据测试精度不足、实验资质要求高无法普及的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种水下高压气体连续爆喷装置。通过水下高压气体连续爆喷装置模拟水下爆炸现象，实现不同高压气体的连续爆喷试验。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种水下高压气体连续爆喷装置，包括枪口组装件、高压管、压力表、储压腔和储压腔顶盖，所述的高压管通过第一电磁阀与储压腔连接；所述的压力表与储压腔连接；所述的储压腔和储压腔顶盖之间通过添加密封垫做高压密封；所述的枪口组装件通过管路依次与第二电磁阀和储压腔顶盖连接。

本发明还可以包括：

所述的枪口组装件包括下枪口连接座、下枪口、上枪口和上枪口顶盖；下枪口连接座、下枪口、上枪口和上枪口顶盖依次相连；上枪口和下枪口均有管壁压力传感器接口；在上枪口内部与下枪口连接处和上枪口顶盖连接处均设有凹槽，上枪口凹槽内部添加o型圈作为密封件。

上枪口与上枪口顶盖中间添有bopp膜片。

本发明的目的还在于提供一种水下高压气体连续爆喷实验平台。通过多功能水箱提供照明装置、压力传感器固定装置、装置固定底座、大尺寸玻璃钢观察窗，为水下爆炸试验提供保障条件。

一种水下高压气体连续爆喷实验平台，包括水箱、空气压缩机、高速摄像机、水下高压气体连续爆喷装置、竖直传感器支架、自由场压力传感器，所述的水箱内部的底面上安装有水箱底座和装置固定底座；所述的水下高压气体连续爆喷装置安装在装置固定底座上；所述的水下高压气体连续爆喷装置包括枪口组装件、高压管、压力表、储压腔和储压腔顶盖，高压管通过第一电磁阀与储压腔连接，压力表与储压腔连接，储压腔和储压腔顶盖之间通过添加密封垫做高压密封，枪口组装件通过管路依次与第二电磁阀和储压腔顶盖连接；所述的竖直传感器支架安装在水箱底座上，竖直传感器支架上安装有传感器接口；所述的自由场压力传感器安装于传感器接口上；所述的水箱正面设有方形玻璃钢观察窗，水箱两侧设有圆形玻璃钢观察窗，水箱一侧设有水箱进出水口，水箱顶部四端面均安装有无频闪大功率卤素灯；所述的空气压缩机设置在水箱外，空气压缩机与水下高压气体连续爆喷装置的高压管连接；所述的高速摄像机设置在水箱外部。

所述水下高压气体连续爆喷装置的枪口组装件包括下枪口连接座、下枪口、上枪口和上枪口顶盖；下枪口连接座、下枪口、上枪口和上枪口顶盖依次相连；上枪口和下枪口上安装有管壁压力传感器；在上枪口内部与下枪口连接处和上枪口顶盖连接处均设有凹槽，上枪口凹槽内部添加o型圈作为密封件。

所述的上枪口与上枪口顶盖中间添有bopp膜片。

本发明的有益效果在于：

1、本发明水下高压气体连续爆喷装置可以实现水下连续作业，通过两个电磁阀开关即可实现高压气体压力的控制，作业后装置无需维修维护。

2、本发明采用空气压缩机对装置注入高压气，高压气体压力范围控制容易，操作简便。

3、本发明水箱内部装有多组传感器接口位置，可以记录不同位置的压力变化，水箱顶部装有无频闪大功率卤素灯，照明方式简便结构简单。

4、本发明水箱装有大尺寸方形玻璃钢观察窗，外部可通过配备高速摄像机记录高压气体爆喷过程。

附图说明

图1是一种水下高压气体连续爆喷装置的示意图。

图2是一种水下高压气体连续爆喷装置的枪口组装件剖面示意图。

图3是一种水下高压气体连续爆喷实验平台的整体结构示意图。

图4是一种水下高压气体连续爆喷实验平台的水箱结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

请参阅图1。其中图1是本发明专利的水下高压气体连续爆喷装置示意图。主要结构包括：连接空气压缩机18的高压管19，高压管与第一电磁阀13采用快接方式连接，此时开启第一电磁阀同时关闭第二电磁阀12，使高压气可以从空气压缩机注入到储压腔15内，第一电磁阀与储压腔螺纹连接，储压腔与压力表14快接连接，在储压腔和储压腔顶盖17之间添加密封垫16做高压密封并采用螺纹相互连接，储压腔顶盖与第二电磁阀螺纹连接，下枪口连接座21，下枪口11，上枪口10和上枪口顶盖20分别采用螺纹连接固定，当压力表数值达到要求，关闭第一电磁阀与空气压缩机，打开第二电磁阀释放储压腔内高压气体。

请参阅图2。其中图2是本发明专利的枪口组装件剖面示意图。上枪口和下枪口通过螺栓连接固定，上枪口凹槽内部添加o型圈24作为密封件，防止水下作业时枪管内部充水，上枪口与上枪口顶盖采用螺栓连接固定，中间添加bopp膜片，第一个作用是防止枪管内部充水，第二个作用是释放高压气时bopp膜片可以轻易被冲破，不会影响高压气水下爆喷的物理形态。同时上枪口和下枪口均有管壁压力传感器接口，用于记录高压气爆喷时压力变化。

请参阅图3。其中图3是本发明的水下高压气体连续爆喷实验平台的整体结构示意图。主要结构包括：水箱1及水箱侧面安装的圆形玻璃钢观察窗2和方形玻璃钢观察窗3、在水箱顶部四端面安装无频闪大功率卤素灯4、水箱1底座上安装有竖直传感器支架6、水箱外部配备空气压缩机、高速摄像机和水下高压气体连续爆喷装置。

请参阅图4。其中图4是本发明专利的水箱结构示意图。水箱底部装有水箱底座22可满足不同位置的竖直传感器支架的摆放，传感器接口7可在竖直传感器支架上根据不同工况需求调整角度位置高度，装置固定底座5安装于水箱底部，可将水下高压气体连续爆喷装置固定于安装座上，同时可以调整不同角度和喷口高度。

本专利实施过程如下：在水箱底部的装置固定底座将水下高压气体连续爆喷装置安装好，在水箱底座选择合适位置安装竖直传感器支架，将自由场压力传感器8安装于传感器接口上，同时在上枪口和下枪口上安装管壁压力传感器9，由水箱进出水口23向水箱内注水，打开无频闪大功率卤素灯，调整高速摄像机位置及焦距。

进一步的，打开第一电磁阀关闭第二电磁阀，由空气压缩机向装置注入高压气，当压力表数值达到要求后关闭第一电磁阀和空气压缩机，准备数据和图像采集后打开第二电磁阀释放高压气。

特别指出：本发明可以多次重复进行水下不同压力的高压气体爆喷实验，无需单次维护和清理。

本发明的目的是提供一种水下高压气体连续爆喷装置以及实验平台，利用高压气体作为源动力储存于水下高压气体连续爆喷装置储压腔内，通过控制电磁阀开关释放高压气体，模拟水下爆炸试验，同时在水箱内外部设置多点传感器和高速摄像机记录试验过程。

本发明所采取的技术方案为：一种水下高压气体连续爆喷装置，包括储压腔、电磁阀、连接空气压缩机的高压管、压力表和上下枪口，空气压缩机通过高压管向装置储压腔内注入高压气，并由电磁阀控制高压气的释放，并在水箱内部设置多点压力传感器，水箱外部配备高速摄像机记录试验过程产生的物理现象。

在所述的水下高压气体连续爆喷装置有第一电磁阀和第二电磁阀两个电磁阀，第一电磁阀控制高压气的注入与切断，第二电磁阀控制着高压气的释放与关闭，可以实现装置无需出水的连续冲压释放过程。

在所述的水下高压气体连续爆喷装置有上枪口和下枪口，可以通过改变枪口长度和直径得到不同工况下的高压气体爆喷实验。

在所述的上枪口和下枪口分别装有管壁压力传感器接口，记录高压气体释放过程的枪管内部压力数据。

在上枪口和下枪口分别装有上枪口顶盖和下枪口连接座，采取bopp膜片和密封垫密封。

在所述的水箱内部有装置固定底座和竖直传感器支架，分别固定装置以及压力传感器，并可实现不同位置的传感器布置。

在所述的水箱顶部装有四盏无频闪大功率卤素灯。

在所述的水箱外部配备一部高速摄像机，捕捉高压气体释放过程

所述的水箱底部装有水箱底座用于多角度多方位安装竖直传感器支架，竖直传感器支架上安装自由场传感器接口，自由场传感器接口上可安装多角度不同高度的自由场压力传感器，水箱1中心部位安装装置固定底座，用于固定和调整高压气体连续爆喷装置。

装置固定底座上安装和调整水下高压气体连续爆喷装置，装置储压腔内高压气由第一电磁阀和第二电磁阀控制储存和释放。第一电磁阀打开，第二电磁阀关闭，空气压缩机通过高压管向装置储压腔内注入高压气，由压力表观察高压气压强，达到要求后关闭第一电磁阀和空气压缩机，打开第二电磁阀高压气由储压腔经过下枪口和上枪口爆喷而出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。