[发明专利]一种超重环境条件火灾行为与燃烧特征研究综合实验装置

说明书

本发明公开了一种超重环境条件火灾行为与燃烧特征研究综合实验装置，包括高精度离心搭载平台、耐压实验载荷舱室、载荷舱气氛调节系统和燃烧实验装置，其中通过高精度离心搭载平台可以实现1‑30g范围内不同水平连续变化的超重环境；耐压实验载荷舱室用于搭载燃烧实验装置；载荷舱气氛调节系统通过气源接口与耐压实验载荷舱室内部连接，实现气压和气氛的调节；燃烧实验装置则用于布置实验所需的设备，并通过高速摄像机、热电偶和烟气分析传感器等实现燃烧行为图像的记录，火焰温度的测量和燃烧产物浓度的测量。该装置不仅能够用于研究气体燃料的燃烧行为，也可以搭载固体和液体燃烧行为研究实验系统，研究不同类型燃料在超重环境下的燃烧行为。

技术领域

本发明涉及载人航天防火安全领域，尤其涉及一种超重环境条件火灾行为与燃烧特征研究综合实验装置。

背景技术

空间科学技术作为我国重点发展的方向之一，近年来得到了快速发展。然而，与我国高速发展的空间技术相比，我国在航天器防火技术方面，仍与国际先进水平存在较大差距。由于航天器火灾会严重威胁航天员以及航天器的安全，所以其被视为空间探测，特别是载人航天技术中必须解决的重要问题之一。

对于载人航天飞行器，其升空时刻最危险(超重)。这个阶段，飞行器是在高温、高压、强振动等恶劣环境中工作的，极易发生火灾事故。美国挑战者号航天飞机和俄罗斯联盟号飞船，在升空阶段均发生过火灾事故，甚至导致了机毁人亡的严重后果。由此可见，航天器升空阶段超重条件下的火灾安全对航天技术的发展也是至关重要的。美日等发达国家已对此开展了一定的初步研究，发现超重环境对火灾及燃烧行为有显著的影响。然而，我国对此的相关研究仍十分匮乏。基于此，本发明提供了一个超重环境火灾行为及燃烧特征实验装置，用于研究航天器升空阶段超重环境下火灾行为与燃烧特征，为航天器防火技术开发提供科学理论支撑。

发明内容

本发明提供一种超重环境条件火灾行为与燃烧特征研究综合实验装置，用于研究航天器升空阶段，复杂的超重环境下的火灾动力学行为特征，为航天器防火提供科学理论支撑，有助于开发航天器火灾防控技术。

本发明实现上述目的的技术解决方案如下：一种超重环境条件火灾行为与燃烧特征研究综合实验装置，包括高精度离心搭载平台、耐压实验载荷舱室、载荷舱气氛调节系统和燃烧实验装置，其中实验系统搭载于耐压实验载荷舱室内，用于开展不同类型燃料(固体、气体和液体)在超重环境下的燃烧行为研究实验；

所述高精度离心搭载平台部分，包括高精度数控电机、大载荷高精度离心机架、不同大小系列配重、耐压实验载荷舱室、上下固定轴承、传动链条及齿轮，所能产生的超重力环境为1-30g，用于提供模拟航天器升空阶段燃烧行为实验研究所需要的超重环境；大载荷高精度离心机架由高强度不锈钢制成，能够承载大载荷条件下的耐压实验载荷舱室和不同大小的配重；

所述高精度离心搭载平台部分，由上下固定轴承固定在上下天花板之间，高精度数控电机通过齿轮和传动链条驱动离心机架转动，带动配重和耐压实验载荷舱室做离心运动；

所述高精度数控电机，由计算机通过PLC控制，可以将需要的电机转动速度通过电脑输入，并通过PLC将指令传达到变频器，来实现电机转速的控制；

所述耐压实验载荷舱室，用于搭载燃烧实验装置，其中一面留有可开闭门，舱室壁面为不锈钢，舱壁留有信号、电源和气源接口；