艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備的製作方法

2023-07-23 11:12:31

專利名稱：艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於材料性能測試技術領域。特別涉及一種通過模擬艦船及海洋結構物受到海水衝刷作用的過程，並控制海水溫度變化，測試評價艦船及海洋結構物材料及其防護塗層在海水腐蝕及海水衝刷作用下損傷特性的試驗裝置。
背景技術：
艦船及海洋結構物受到海水衝刷作用，同時隨著氣溫的變化，海水溫度也有較大的變化，在高溫且含固相微粒的海水衝刷作用下，材料處在複雜的狀態，最易發生損傷失效。目前，國內外在港口海洋試驗站建立動態海水腐蝕模擬試驗裝置，多是適用於船舶動態海水模擬的旋轉式試驗裝置。海水衝刷模擬試驗裝置還比較少，還沒有一種簡單、易操作、模擬效果好的試驗方法被普遍認可。本實用新型是在可控溫的天然海水或人造海水容器中旋轉裝有葉片的輪鼓，並且向海水容器中注入海水，海水的循環及帶有葉片的輪鼓的旋轉產生的流體運動同時對裝在葉片上的試樣和裝在輪鼓四周試樣的正反面產生三種狀態衝刷作用，由此模擬艦船艏部、螺旋槳、海水泵以及海洋結構設施受到海水衝刷作用的狀態。

發明內容
本實用新型的目的就是提供一種能夠更加真實地模擬艦船及海洋結構物材料及其防護塗層受到海水衝刷作用，方便快捷地測試評價新型海洋新材料的抗海水衝刷特性的艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備。
本實用新型的構思是，提供一種適用於對艦船及海洋結構物受到海水衝刷作用的部位的結構材料或防護塗層材料使用性能進行測試和評價的可控溫的海水模擬試驗裝置，輪鼓旋轉速度、海水介質組成及海水溫度可調，通過測試分析材料的腐蝕性能、表面結構與形貌、表層損傷特性等，開發新型海洋材料材料。
本實用新型的技術解決方案是可控溫流體衝刷模擬試驗設備，由支架11、電機1、變速裝置2、帶葉片18的旋轉輪鼓3、蓄水容器12、試樣架5和恆溫裝置8構成，電機1垂直固定在支架11上；電機1下方的輸出軸聯結到電機1下方固定在支架11上的變速裝置2上；變速裝置2的輸出軸聯結到旋轉輪鼓3上；旋轉輪鼓3位於蓄水容器12中央，旋轉輪鼓3底端距蓄水容器12底面30-100mm；試樣架5的四個支柱6粘接在蓄水容器12底面，試樣架5下端距蓄水容器12底面3-5mm，試樣架5外測距蓄水容器12內側面3-5mm；恆溫裝置8出水管10用水管7聯結到蓄水容器12的入水口14上，恆溫裝置8入水管9聯結到蓄水容器12的出水口15上。
旋轉輪鼓3的形狀為四稜柱體，葉片18傾斜15°垂直粘接在旋轉輪鼓3的柱面中央，葉片18由有機玻璃製成。
測試試樣19由四個螺釘固定在旋轉輪鼓3的葉片18向下側面的中央位置；測試試樣19測試試樣16由四個螺釘17固定在試樣架5上；測試試樣尺寸16長為75-120mm，寬為25-50mm。
蓄水容器12是方形有機玻璃容器，恆溫裝置8由內外水套、電動循環泵、加熱器、電接點式玻璃水銀溫度計及電控制器等部分組成。變速裝置2是變速箱，即齒輪傳動或皮帶傳動。
海水可以使用天然海水和人造海水兩種；海水溫度可以選用室溫(靜態)和由恆溫裝置循環供給的熱海水，其溫度在+5℃-95℃範圍內可調；容器中海水溫度用普通玻璃溫度計定時監測；恆溫裝置由內外水套、電動循環泵、加熱器、電接點式玻璃水銀溫度計及電控制器等部分組成。加熱器為二根750WU型電熱管並聯而成。
本實用新型所達到的有益效果和益處是(1)在實驗室條件下可方便快速地測試評價艦船及海洋結構物結構材料及其防護塗層材料在海水腐蝕及衝刷的協同作用下的腐蝕性能和損傷特性。
(2)可以同時模擬研究材料受到三種衝刷行為的影響，即葉片上的試樣在高速旋轉狀態下與容池中海水相互作用產生的衝刷行為；輪鼓四周靜態的試樣內表面受到因葉片旋轉的海水衝刷作用；輪鼓四周靜態的試樣外表面受到上方垂直注入海水為主產生的低速切向流動的海水衝刷作用。
(3)模擬海水溫度可在室溫-60℃範圍內變化，可研究海水溫度對材料衝刷性能的影響。
(4)通過調整人造海水介質參數，可以方便地研究在衝刷作用下海水Ph值、鹽度、溶解物質等對材料損傷行為的影響。
(5)本試驗裝置可用於測試評價所有受到海水衝刷作用的材料，除了艦船及海洋結構物結構材料及其防護塗層材料外，還有海水冷卻泵等材料及其防護塗層材料。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型的設備結構示意圖。
圖2是本實用新型的海水衝刷模擬部分示意圖。
圖3是本實用新型的海水衝刷模擬部分B-B剖視圖。
圖4是本實用新型的海水衝刷模擬部分C向視圖。
圖5是本實用新型的海水衝刷模擬部分D-D剖視圖。
圖中，1.電機，2.變速機構，3.籠鼓，4.海水，5.試樣架，6.試樣架支柱，7.水管，8.恆溫裝置，9.恆溫裝置入水口，10.恆溫裝置出水口，11.支架，12.蓄水容器，13.主軸，14.入水口，15.出水口，16.試樣a，17.螺釘，18.葉片，19，試樣b。
具體實施方式
電機1及變速裝置2固定在支架11上；旋轉輪鼓3聯結到軸13上；旋轉輪鼓3為四稜柱體，其高度為150mm，邊長為50mm；旋轉輪鼓3的每個稜柱面上，傾斜安裝一個矩形葉片18尺寸為80mm×150mm×10mm；每個稜柱面上的試樣19由四個螺釘固定；蓄水容器12由有機玻璃製成，在容器上部有一個進水口14，一個出水口15；旋轉輪鼓3四周裝有垂直試樣架5，其尺寸為420mm×210mm×10mm；試樣架5距蓄水容器12底部及內壁的尺寸為5mm；
試樣架5上課安放12塊120mm*250mm的試樣16，試樣16正反面均為待試驗的材料；通過調節變速裝置2的轉速，控制旋轉輪鼓3的轉速，以控制試樣14和16與海水的相對衝刷程度；用水管7連接恆溫裝置8中的出水管9到蓄水容器12的入水口14上，入水管10到出水口15上；天然海水或人造海水注入到恆溫裝置8中，達到溫度要求後，開啟水泵，把海水通入蓄水容器12，等到海水溫度達到要求並穩定後，打開電機，輪鼓開始旋轉，定時觀察、分析試樣即可。
權利要求1.艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備，其特徵在於，由支架(11)、電機(1)、變速裝置(2)、帶葉片(18)的旋轉輪鼓(3)、蓄水容器(12)、試樣架(5)和恆溫裝置(8)構成，電機(1)垂直固定在支架(11)上；電機(1)下方的輸出軸聯結到電機(1)下方固定在支架(11)上的變速裝置(2)上；變速裝置(2)的輸出軸聯結到旋轉輪鼓(3)上；旋轉輪鼓(3)位於蓄水容器(12)中央，旋轉輪鼓(3)底端距蓄水容器(12)底面30-100mm；試樣架(5)的四個支柱(6)粘接在蓄水容器(12)底面，試樣架(5)下端距蓄水容器(12)底面3-5mm，試樣架(5)外測距蓄水容器(12)內側面3-5mm；恆溫裝置(8)出水管(10)聯結到蓄水容器(12)的入水口(14)上，恆溫裝置(8)入水管(9)聯結到蓄水容器(12)的出水口(15)上。
2.根據權利要求1所述的艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備，其特徵在於，旋轉輪鼓(3)的形狀為四稜柱體，葉片(18)傾斜15°垂直粘接在旋轉輪鼓(3)的柱面中央。
3.根據權利要求1所述的艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備，其特徵在於，測試試樣(19)由四個螺釘固定在旋轉輪鼓(3)的葉片(18)向下側面的中央位置；測試試樣(19)長為75-120mm，寬為25-50mm，厚度為0.5-5mm。
4.根據權利要求1所述的艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備，其特徵在於，測試試樣(16)由四個螺釘(17)固定在試樣架(5)上；測試試樣尺寸(16)長為75-120mm，寬為25-50mm，厚度為0.5-5mm。
5.根據權利要求1所述的艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備，其特徵在於，蓄水容器(12)是園形有機玻璃容器。
6.根據權利要求1所述的艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備，其特徵在於，變速裝置(2)是變速箱。
專利摘要艦船及海洋結構物材料海水可控溫衝刷模擬試驗設備屬於材料性能測試技術領域。由電機、無級變速裝置、帶有葉片的旋轉輪鼓、輪鼓四周垂直試樣架、蓄水容器和恆溫裝置構成。天然海水或人造海水注入到恆溫裝置中，達到溫度要求後，開啟水泵，把海水通入蓄水容器，等到蓄水容器中的海水溫度達到要求並穩定後，打開電機，輪鼓葉片開始旋轉，流體運動同時對裝在葉片上的試樣和裝在輪鼓四周試樣的正反面產生三種狀態衝刷作用。本實用新型能夠更加真實地模擬艦船及海洋結構物材料及其防護塗層受到海水衝刷作用，方便快捷地測試評價新型海洋新材料的抗海水衝刷特性。本實用新型適用於測試評價所有受到流體衝刷作用的材料。
文檔編號G01N19/00GK2854573SQ20052014611
公開日2007年1月3日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者齊育紅, 張佔平, 劉德良, 羅曉亮, 馬永慶 申請人:大連海事大學