一种爆炸作用下毒物扩散试验方法

摘要

本发明提供了一种爆炸作用下毒物扩散试验方法，所述爆炸作用下毒物扩散试验方法包括以下步骤：设置试验初始值，将试验物放置在爆炸区内，控制高速摄像机位置在试验物正前方，并保证试验物能够正投影在标识幕上，校准标识物标识区内的标识物在标识幕上正投影面积为第一标识面积；爆炸模拟试验，使用起爆控制器引爆试验物，使用高速摄像机观测第一时间点时爆炸云团在标识幕上的第一爆炸面积；试验结果对比，对比第一标识面积与第一爆炸面积得到第一对比结果；校准标识物，根据第一对比结果使用调节支架校准标识物标识物，改变第一标识面积。本发明能够实时对第一标识面积进行校准标识物，进而有效提高重复试验的试验精度。

说明书

技术领域：

本发明涉及爆炸模拟技术领域，尤其涉及一种爆炸作用下毒物扩散试验方法。

背景技术：

近几年来，不断发生的危险化学品爆炸事故集“燃、爆、毒”于体，种类多、数量大，危害严重。事故救援过程中对爆炸作用下毒物扩情况不清楚，对毒物浓度分布和规律没有掌握，仅能粗略判断化学危害种类和危害程度，很难进行准确防护，致使救援工作进展缓慢。毒物在爆炸作用下的扩散过程大致可为两个阶段：爆炸分散段和云团扩散段。爆炸分散段是指毒物在击波作用下，被强力抛撒，云团扩散段是指毒物云团在浮力的作用下，克服重力与上升阻力，相对于大气进行热抬升运动。爆炸分散段的强冲击波对毒物的扩散起主导作用，爆炸分散范围内的毁伤是最严重的，是救援核心区。爆炸作用直接影响初生云团的直径、范围、气溶胶粒径及云团内部毒物的浓度分布，故爆炸分散段完成后的各项是云团扩散段的初始条件。

目前，国内外相关领域的研究人员在研究毒物扩散时大多假设毒物以恒定速度连续释放，即不考虑爆炸作用下的情况。在研究爆炸作用下的毒物扩散时，因爆炸过程的复杂性，通常假设爆炸后的初生云团中的毒物均匀分布，并根据此假设建立相对应的数值模型和计算方法，虽然可以大致反映出爆炸后的云团扩散趋势，但是此计算值与实际毒物云团扩散值之间误差较大，不利于实际救援过程中使用。

因此，本领域亟需一种爆炸作用下毒物扩散试验方法。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种具有更高测量精度的爆炸作用下毒物扩散试验方法，以解决现有技术中的至少一项技术问题。

具体的，本发明提供了一种爆炸作用下毒物扩散试验方法，所述爆炸作用下毒物扩散试验方法包括以下步骤：

设置试验初始值，将试验物放置在爆炸区内，控制高速摄像机位置在试验物正前方，并保证试验物能够正投影在标识幕上，校准标识物标识区内的标识物在标识幕上正投影面积为第一标识面积；

爆炸模拟试验，使用起爆控制器引爆试验物，使用高速摄像机观测第一时间点时爆炸云团在标识幕上的第一爆炸面积；

试验结果对比，对比第一标识面积与第一爆炸面积得到第一对比结果；

校准标识物，根据第一对比结果使用调节支架校准标识物标识物，改变第一标识面积。

采用上述方案，能够实时对第一标识面积进行校准标识物，进而有效提高重复试验的试验精度。

优选地，所述爆炸作用下毒物扩散试验方法采用爆炸作用下毒物扩散试验装置完成；

所述爆炸作用下毒物扩散试验装置包括标识区、爆炸区及控制区，所述标识区内设置有标识幕，所述爆炸区内设置有试验物，所述控制区内设置有高速摄像机，所述试验物能够正投影到标识幕上，所述试验物及高速摄像机在标识幕上的投影相重合，所述控制区内设置有控制组件，所述控制组件用于控制高速摄像机摄像及试验物爆炸，所述控制组件包括起爆控制器、终端控制器，所述起爆控制器与试验物相连接，所述终端控制器与高速摄像机相连接，所述爆炸作用下毒物扩散试验装置还包括移动掩体，所述移动掩体用于阻挡试验物爆炸时产生的飞溅物。

采用上述方案，能够通过高速摄像机与背景幕布对爆炸分散段中毒物扩散云团进行记录分析，为模拟毒物在爆炸作用下的扩散提供试验数据，充分还原了在爆炸作用下毒物扩散的过程，并且能够使所得到的模拟毒物在爆炸作用下扩散的试验数据更加精确，且本发明的装置组件简单，起爆方便，便于试验。

优选地，所述标识物设置在标识区内，所述标识物设置在标识幕与试验物之间，且所述标识物能够正投影到标识幕上。

进一步地，所述标识物为网格状，在标识幕上的正投影能够将标识幕分隔大小均匀的网格。

进一步地，所述标识物包括标识线及调节支架，所述标识线与调节支架相连接，所述调节支架能够调节标识线所构成网格的大小。

进一步地，所述调节支架包括固定杆及活动杆，所述活动杆设置有多个，所述活动杆为中空设置，所述活动杆套接在固定杆上，所述活动杆与固定杆间能够相对位移，所述活动杆间能够相对位移，所述标识线与活动杆及固定杆相连接。

进一步地，所述活动杆包括多个内径，且活动杆依内径大小依次套接。

进一步地，所述固定杆两端均对称套接有活动杆。

采用上述结构，能够对标识物的网格的大小进行实时校准标识物，使标识物能够与多种使用场景相适配，有效提高本发明测量的普适性。

优选地，所述活动杆两端分别设置有收束口及扩展口，所述收束口处内径小于该活动杆的平均内径，所述扩展口处外径大于该活动杆的平均外径。

进一步地，所述固定杆两端分别设置有扩展口，且扩展口处外径大于固定杆的平均外径，所述固定杆上的扩展口与其相连接的活动杆的收束口相配合且相抵接。

进一步地，所述收束口上设置有抵扣，所述扩展口上设置有抵槽，所述抵扣与抵槽相配合，所述抵扣及抵槽可设置有多个。

进一步地，所述固定杆及活动杆上设置有限位凸块，所述限位凸块设置在固定杆外壁以及活动杆的内壁和外壁上，所述限位凸块用于限制固定杆与活动杆或活动杆间的相对移动，使固定杆与活动杆或活动杆间的位置关系固定。

进一步地，所述限位凸块能够在固定杆或活动杆上设置有多个。

进一步地，所述限位凸块包括限位棱及限位槽，所述限位棱及限位槽相配合，即所述限位棱能够通过限位槽。

使用时，当调节支架处于最大延伸状态时，所述抵扣与抵槽相连接。

使用时，当相连的固定杆与活动杆或两活动杆上，抵扣与抵槽处于相对应的角度时，拉动活动杆，使固定杆与活动杆或两活动杆间相对位移，相连的固定杆与活动杆或两活动杆上的限位棱会相互抵接，使固定杆与活动杆或两活动杆间的拉伸距离固定，此时，扭动固定杆或活动杆，使抵扣与抵槽不处于相对应的角度，相互抵接限位棱也跟随旋转，继续拉动活动杆，相互抵接的限位棱从彼此的限位槽中穿过后，将固定杆与活动杆或两活动杆旋转回抵扣与抵槽处于相对应的角度，即能够实现固定杆与活动杆或两活动杆间不同伸缩长度的变换，进而实现对调节标识线所构成网格的大小的调节。

优选地，所述爆炸区设置在标识区及控制区的中间，并被标识区及控制区包覆，所述标识区与控制区相连接。

进一步地，所述爆炸区半包覆设置在控制区内。

采用上述结构，能够保证爆炸区内爆炸时能够被控制内的高速摄像机摄像，从多个角度拍摄，提高收集数据的精确性。

优选地，所述试验物包括刺激药柱、炸药柱及壳体，所述炸药柱被包覆在刺激药柱内，所述刺激药柱被包覆在壳体内，所述刺激药柱用于模拟扩散的毒物，所述炸药柱用于模拟爆炸状态。

采用上述结构，能够完整的还原爆炸作用下毒物扩散过程。

优选地，所述控制组件还包括点火装置，所述点火装置与试验物及起爆控制器相连接，用于引爆试验物。

进一步地，所述控制组件还包括风向风速仪，所述风向风速仪与终端控制器相连接，所述终端控制器能够显示风向风速仪测量的风向及风速数据。

采用上述结构，使用人员能够通过终端控制器实时观察试验时的风速及风向，并更加风速及风向对试验进行校准标识物。

优选地，所述移动掩体包括遮掩板及移动轮，所述移动轮设置在遮掩板底端，所述移动掩体能够通过移动轮实现移动。

进一步地，所述遮掩板上设置有开窗，所述开窗能够用于使用人员观察或高速摄像机摄像拍摄。

采用上述结构，能够有效提高试验的安全性，且不影响试验进行。

优选地，所述标识幕的平面尺寸大于等于试验物与在标识幕上正投影面积的60-100倍。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明能够通过高速摄像机与背景幕布对爆炸分散段中毒物扩散云团进行记录分析，为模拟毒物在爆炸作用下的扩散提供试验数据，充分还原了在爆炸作用下毒物扩散的过程；

2.本发明能够使所得到的模拟毒物在爆炸作用下扩散的试验数据更加精确，且本发明的装置组件简单，起爆方便，便于试验；

3.本发明的标识物的网格的大小进行实时校准标识物，使标识物能够与多种使用场景相适配，有效提高本发明的普适性。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种爆炸作用下毒物扩散试验方法的流程示意图；

图2为本发明一种爆炸作用下毒物扩散试验装置的俯视示意图；

图3为本发明的标识物一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明的调节支架一种实施方式的伸展状态立体图；

图5为本发明的调节支架一种实施方式的伸展状态剖视图；

图6为图4的局部放大图；

图7为本发明的调节支架一种实施方式的收缩状态剖视图；

图8为本发明的固定杆一种实施方式的立体图；

图9为本发明的限位凸块一种实施方式的立体图；

图10为本发明的活动杆一种实施方式的立体图；

图11为本发明的活动杆一种实施方式的剖视图；

图12为本发明的移动掩体一种实施方式的立体图；

图13为本发明的试验物一种实施方式的剖视图。

附图标记说明：

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

1、标识区；2、爆炸区；3、控制区；4、标识幕；5、试验物；51、刺激药柱；52、炸药柱；53、壳体；6、高速摄像机；7、控制组件；8、移动掩体；81、遮掩板；811、开窗；82、移动轮；9、标识物；91、标识线；92、调节支架；921、固定杆；922、活动杆；9221、收束口；9222、扩展口；9223、抵扣；9224、抵槽；9225、通过槽；923、限位凸块；9231、限位棱；9232、限位槽。

具体实施方式：

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供了一种爆炸作用下毒物扩散试验方法，所述爆炸作用下毒物扩散试验方法包括以下步骤：

设置试验初始值，将试验物5放置在爆炸区2内，控制高速摄像机6位置在试验物5正前方，并保证试验物5能够正投影在标识幕4上，校准标识物9标识区1内的标识物9在标识幕4上正投影面积为第一标识面积；

爆炸模拟试验，使用起爆控制器引爆试验物5，使用高速摄像机6观测第一时间点时爆炸云团在标识幕4上的第一爆炸面积；

试验结果对比，对比第一标识面积与第一爆炸面积得到第一对比结果；

校准标识物9，根据第一对比结果使用调节支架92校准标识物9，改变第一标识面积。

如图2所示，所述爆炸作用下毒物扩散试验方法采用爆炸作用下毒物扩散试验装置完成；

所述爆炸作用下毒物扩散试验装置包括标识区1、爆炸区2及控制区3，所述标识区1内设置有标识幕4，所述爆炸区2内设置有试验物5，所述控制区3内设置有高速摄像机6，所述试验物5能够正投影到标识幕4上，所述试验物5及高速摄像机6在标识幕4上的投影相重合，所述控制区3内设置有控制组件7，所述控制组件7用于控制高速摄像机6摄像及试验物5爆炸，所述控制组件7包括起爆控制器、终端控制器，所述起爆控制器与试验物5相连接，所述终端控制器与高速摄像机6相连接，所述爆炸作用下毒物扩散试验装置还包括移动掩体8，所述移动掩体8用于阻挡试验物5爆炸时产生的飞溅物。

采用上述方案，能够通过高速摄像机6与背景幕布对爆炸分散段中毒物扩散云团进行记录分析，为模拟毒物在爆炸作用下的扩散提供试验数据，充分还原了在爆炸作用下毒物扩散的过程，并且能够使所得到的模拟毒物在爆炸作用下扩散的试验数据更加精确，且本发明的装置组件简单，起爆方便，便于试验。

在本发明的一些优选实施方式中，所述标识幕4采用蓝色，能够有效突出爆炸过程，便于对爆炸过程进行观测。

如图3-图5所示，所述标识区1内设置有标识物9，所述标识物9设置在标识幕4与试验物5之间，且所述标识物9能够正投影到标识幕4上，所述标识物9为网格状，在标识幕4上的正投影能够将标识幕4分隔大小均匀的网格，所述标识物9包括标识线91及调节支架92，所述标识线91与调节支架92相连接，所述调节支架92能够调节标识线91所构成网格的大小，所述调节支架92包括固定杆921及活动杆922，所述活动杆922设置有多个，所述活动杆922为中空设置，所述活动杆922套接在固定杆921上，所述活动杆922与固定杆921间能够相对位移，所述活动杆922间能够相对位移，所述标识线91与活动杆922及固定杆921相连接，所述活动杆922包括多个内径，且活动杆922依内径大小依次套接，所述固定杆921两端均对称套接有活动杆922。采用上述结构，能够对标识物9的网格的大小进行实时校准标识物，使标识物9能够与多种使用场景相适配，有效提高本发明测量的普适性。

在本发明的一些优选实施方式中，所述标识线91上可发光，进一步，所述标识线91可发出红光、橙光中的一种或几种，能够使标识线91更加醒目，便于观测。

在本发明的一些优选实施方式中，所述标识线91上可设置有LED灯带用于发光。

如图6-图11所示，所述活动杆922两端分别设置有收束口9221及扩展口9222，所述收束口9221处内径小于该活动杆922的平均内径，所述扩展口9222处外径大于该活动杆922的平均外径，所述固定杆921两端分别设置有扩展口9222，且扩展口9222处外径大于固定杆921的平均外径，所述固定杆921上的扩展口9222与其相连接的活动杆922的收束口9221相配合且相抵接，所述收束口9221上设置有抵扣9223，所述扩展口9222上设置有抵槽9224，所述抵扣9223与抵槽9224相配合，所述抵扣9223及抵槽9224可设置有多个，所述固定杆921及活动杆922上设置有限位凸块923，所述限位凸块923设置在固定杆921外壁以及活动杆922的内壁和外壁上，所述限位凸块923用于限制固定杆921与活动杆922或活动杆922间的相对移动，使固定杆921与活动杆922或活动杆922间的位置关系固定，所述限位凸块923能够在固定杆921或活动杆922上设置有多个，所述限位凸块923包括限位棱9231及限位槽9232，所述限位棱9231及限位槽9232相配合，即所述限位棱9231能够通过限位槽9232。

使用时，当调节支架92处于最大延伸状态时，所述抵扣9223与抵槽9224相连接。

使用时，当相连的固定杆921与活动杆922或两活动杆922上，抵扣9223与抵槽9224处于相对应的角度时，拉动活动杆922，使固定杆921与活动杆922或两活动杆922间相对位移，相连的固定杆921与活动杆922或两活动杆922上的限位棱9231会相互抵接，使固定杆921与活动杆922或两活动杆922间的拉伸距离固定，此时，扭动固定杆921或活动杆922，使抵扣9223与抵槽9224不处于相对应的角度，相互抵接限位棱9231也跟随旋转，继续拉动活动杆922，相互抵接的限位棱9231从彼此的限位槽9232中穿过后，将固定杆921与活动杆922或两活动杆922旋转回抵扣9223与抵槽9224处于相对应的角度，即能够实现固定杆921与活动杆922或两活动杆922间不同伸缩长度的变换，进而实现对调节标识线91所构成网格的大小的调节。

在本发明的一些优选实施方式中，所述收束口9221上设置有通过槽9225，所述通过槽9225与限位凸块923相配合，用于限位凸块923通过。

在本发明的一些优选实施方式中，所述活动杆922的收束口9221侧壁能够与相对称的活动杆922收束口9221的侧壁可拆卸的连接，能够便于调节支架92收纳。

在本发明的一些优选实施方式中，所述活动杆922的收束口9221侧壁能够与相对称的活动杆922收束口9221的侧壁采用卡扣相连接。

在本发明的一些优选实施方式中，所述活动杆922的收束口9221侧壁能够与相对称的活动杆922收束口9221的侧壁采用磁性材质相连接，进一步，所述磁性材质采用钕铁硼磁铁、钐钴磁铁、铝镍钴永磁合金、吸铁石、镍锌铁氧体中的一种或几种。

如图2所示，所述爆炸区2设置在标识区1及控制区3的中间，并被标识区1及控制区3包覆，所述标识区1与控制区3相连接，所述爆炸区2半包覆设置在控制区3内。采用上述结构，能够保证爆炸区2内爆炸时能够被控制内的高速摄像机6摄像，从多个角度拍摄，提高收集数据的精确性。

如图13所示，所述试验物5包括刺激药柱51、炸药柱52及壳体53，所述炸药柱52被包覆在刺激药柱51内，所述刺激药柱51被包覆在壳体53内，所述刺激药柱51用于模拟扩散的毒物，所述炸药柱52用于模拟爆炸状态。采用上述结构，能够完整的还原爆炸作用下毒物扩散过程。

在本发明的一些优选实施方式中，所述壳体53采用聚乳酸材料，所述刺激药柱51可采用苯氯乙酮、亚当氏剂中的一种，所述炸药柱52采用钝化黑索金。在具体实施过程中，所述控制组件7还包括点火装置，所述点火装置与试验物5及起爆控制器相连接，用于引爆试验物5，所述控制组件7还包括风向风速仪，所述风向风速仪与终端控制器相连接，所述终端控制器能够显示风向风速仪测量的风向及风速数据。采用上述结构，使用人员能够通过终端控制器实时观察试验时的风速及风向，并更加风速及风向对试验进行校准标识物。

如图12所示，所述移动掩体8包括遮掩板81及移动轮82，所述移动轮82设置在遮掩板81底端，所述移动掩体8能够通过移动轮82实现移动，所述遮掩板81上设置有开窗811，所述开窗811能够用于使用人员观察或高速摄像机6摄像拍摄。采用上述结构，能够有效提高试验的安全性，且不影响试验进行。

在本发明的一些优选实施方式中，所述开窗811上可设置有透明板，所述透明板采用有机玻璃(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)中的一种或几种。

在具体实施过程中，所述标识幕4的平面尺寸大于等于试验物5与在标识幕4上正投影面积的60-100倍。

在具体实施过程中，试样场地为常温下气流比较稳定的露天靶场，地面为水泥地面。地爆时，将样弹贴地面垂直放置，告诉高速摄像机6放置在样弹正前方，距离40米，校准标识物角度和位置进行拍摄。空爆时，将样弹悬挂于距离地面1.5米处，高速摄像机6放置在距离样弹40米处的正前方，位于同一水平高度。幕布距离样弹的水平安全距离为4.6米，为增强观测效果及确定云团范围。

在本发明的一些优选实施方式中，高速摄像机6为日本photron公司生产的fastcamsa3型，拍摄最高幅频为120000幅/秒，最低幅频为50幅/秒。拍摄时可以结合爆炸分散过程实际和图像清晰度要求进行调试，在本发明的一些优选实施方式中，采用10000幅/秒，分辨率大于512256，采集到的图像可以记录为数据文件，并通过专门软件进行处理分析。

在本发明的一些优选实施方式中，所述终端控制器采用电脑终端。

综上所述，本发明能够通过高速摄像机6与背景幕布对爆炸分散段中毒物扩散云团进行记录分析，为模拟毒物在爆炸作用下的扩散提供试验数据，充分还原了在爆炸作用下毒物扩散的过程；本发明能够使所得到的模拟毒物在爆炸作用下扩散的试验数据更加精确，且本发明的装置组件简单，起爆方便，便于试验；本发明的标识物9的网格的大小进行实时校准标识物，使标识物9能够与多种使用场景相适配，有效提高本发明的普适性。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。