一種模擬船舶行駛的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬海浪沖刷的老化試驗(yàn)裝置，包含有一個(gè)沖刷室及沖刷噴頭裝置，用于模擬海水沖刷狀態(tài)，一個(gè)恒溫水箱，用于盛裝已調(diào)制好的海水溶液，模擬出不同瑋度地區(qū)的海水溫度，一個(gè)流速控制系統(tǒng)，用于模擬船舶在不同航速下海浪沖刷速度，還有一個(gè)調(diào)整角度的夾具裝置，用于模擬船舶表面經(jīng)受變化風(fēng)浪時(shí)不同沖刷角度的老化失效狀況。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋不僅是擁有著豐富資源的寶庫(kù)，還是人類生存與發(fā)展不可缺少的空間環(huán)境。21世紀(jì)以來(lái)，各國(guó)都非常重視海洋資源開發(fā)利用，我國(guó)是一個(gè)人口眾多，資源相對(duì)緊缺的國(guó)家，尤其人均資源占有量更是大大低于世界平均水平。然而我國(guó)擁有近300萬(wàn)平方公里的管轄海域，大陸海岸線長(zhǎng)達(dá)1.8萬(wàn)公里，6500多個(gè)島嶼的岸線長(zhǎng)1.4萬(wàn)公里。開發(fā)海洋資源，發(fā)展沿海經(jīng)濟(jì)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
[0003]海洋資源的開發(fā)和利用離不開海上基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，船舶、港口設(shè)施及跨海大橋等海洋工程結(jié)構(gòu)使用大量的材料設(shè)備，而且投入量在逐年增加。由于海洋苛刻的自然環(huán)境，材料結(jié)構(gòu)的腐蝕、溶解、溶脹不可避免。金屬材料一旦發(fā)生海水腐蝕不僅影響材料的外觀，其機(jī)械性能將發(fā)生變化，喪失應(yīng)有的強(qiáng)度、硬度和韌性，直至材料完全失效結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。非金屬材料表面和海水介質(zhì)接觸后，海水溶液會(huì)逐漸擴(kuò)散到材料內(nèi)部，材料表面和內(nèi)部都可能產(chǎn)生一系列變化，如橡膠和塑料受溶劑作用后可能全部或部分溶解或溶脹，溶液浸入材料內(nèi)部后可引起溶脹或增重，表面會(huì)發(fā)生起泡、變粗糙、變色，內(nèi)部發(fā)生功能減弱或喪失；高分子有機(jī)物受海水介質(zhì)作用可能發(fā)生分解。據(jù)統(tǒng)計(jì)，船體大約90%的破壞歸因于材料功能喪失，材料在海洋環(huán)境中的浸泡、沖刷腐蝕失效數(shù)據(jù)積累及試驗(yàn)研宄一直受到各國(guó)的重視。因此，針對(duì)材料的深海浸泡、沖刷腐蝕行為和材料功能失效機(jī)理研宄開展一些有益探索工作，為海洋工程的設(shè)計(jì)、選材、防護(hù)及新材料開發(fā)提供依據(jù)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0004]實(shí)海環(huán)境下研宄不同材料浸泡、沖刷腐蝕行為和探索材料在海洋環(huán)境下老化失效機(jī)理更加客觀、真實(shí)，但由于實(shí)海環(huán)境影響因素復(fù)雜多變，在此情況下開展相關(guān)試驗(yàn)研宄往往難以長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行，同時(shí)由于實(shí)海環(huán)境惡劣，不利于相關(guān)科研活動(dòng)深入開展，而研制一套模擬實(shí)海環(huán)境的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬出船舶在不同的航速下海浪沖刷狀態(tài)，有助于長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)、縱深開展海浪沖刷老化試驗(yàn)研宄工作，這將為實(shí)海環(huán)境中使用的生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)和維護(hù)提供客觀數(shù)據(jù)，為研宄材料的海浪沖刷老化過(guò)程和材料功能失效機(jī)理，進(jìn)一步改善材料性能、提高材料質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是:設(shè)計(jì)開發(fā)一種模擬海浪沖刷環(huán)境老化試驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)室模擬不同海浪沖刷速度與角度的海洋環(huán)境，來(lái)研宄船舶在出港、航行中、進(jìn)港等不同行駛狀態(tài)的海浪沖刷老化失效情況。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型發(fā)明采用以下技術(shù)予以實(shí)現(xiàn):一種模擬海浪沖刷環(huán)境的老化試驗(yàn)裝置，它包括沖刷室、恒溫水箱、排水管、抽水管、排水閥、電磁流量計(jì)、抽水泵及電氣控制柜，其特征在于，所述的沖刷室位于恒溫水箱上方，且二者通過(guò)進(jìn)水管道直接相連，使得進(jìn)入沖刷室的海水能在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到恒溫水箱進(jìn)行保溫；恒溫水箱表面有溫度傳感器和一人孔，一側(cè)連接壓縮機(jī)組，恒溫水箱由底座支撐；所述的恒溫水箱通過(guò)抽水管利用抽水泵把海水送到?jīng)_刷室，其內(nèi)部裝有換熱管道；所述的沖刷室內(nèi)夾具通過(guò)大小手輪控制調(diào)節(jié)沖刷試驗(yàn)角度，角度調(diào)節(jié)范圍是0-90度。所述的排水管在恒溫水箱下面，排水管中設(shè)置有排水閥；所述的電磁流量計(jì)安裝在抽水管上，抽水管末端裝有沖刷噴頭，所述的沖刷噴頭的外形結(jié)構(gòu)是一端是圓形接頭，另一端噴頭是長(zhǎng)方形，保證沖刷速度的均勻性；所述的電氣控制柜由指示燈、觸摸屏、急停按鈕、電壓表、電流表和PLC構(gòu)成；所述的PLC與電磁流量計(jì)、溫度傳感器、壓縮機(jī)組電連接。
[0007]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可分為沖刷室、夾具、透明罩、恒溫水箱、抽水泵、電磁流量計(jì)、壓縮機(jī)組和電氣控制柜；沖刷室內(nèi)部有夾具和透明罩，夾具用于裝卸試件，擰開兩個(gè)小手輪和拿出壓板可將透明罩放進(jìn)沖刷室，沖刷室收集沖刷試驗(yàn)用的海水溶液送入恒溫水箱，恒溫水箱對(duì)用于裝進(jìn)調(diào)制試驗(yàn)用海水溶液進(jìn)行水溫調(diào)節(jié)，水溫調(diào)節(jié)由壓縮機(jī)組換熱管路通過(guò)PLC控制完成；恒溫水箱內(nèi)的海水通過(guò)抽水泵和電磁流量計(jì)調(diào)節(jié)控制沖刷速度；實(shí)驗(yàn)結(jié)束打開恒溫水箱下面排水閥經(jīng)排水管道排出。
[0008]本實(shí)用新型的沖刷室和恒溫水箱材料為316L不銹鋼質(zhì)，配件選用耐海水腐蝕的316L不銹鋼質(zhì)；水溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)換熱管采用耐高壓耐海水腐蝕的316L不銹鋼管；抽水泵選用雙相不銹鋼質(zhì)海水水泵，進(jìn)水管道、抽水管道和排水管道的管路選用316L不銹鋼材質(zhì)制作。
[0009]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、自動(dòng)化程度較高、無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間值守，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可模擬出船舶行駛在不同情況下的受海浪沖刷影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料海浪沖刷腐蝕和失效老化性能的分析評(píng)價(jià)；通過(guò)試驗(yàn)參數(shù)和試驗(yàn)過(guò)程的設(shè)定，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展材料海浪沖刷老化的加速試驗(yàn)，在較短的時(shí)間內(nèi)取得大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為研宄材料海浪沖刷腐蝕老化規(guī)律和開發(fā)新材料提供科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)原理主視圖
[0011]圖2為本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)原理俯視圖
[0012]圖3為本實(shí)用新型電路部分的連接框圖
[0013]圖4為本實(shí)用新型控制柜結(jié)構(gòu)原理示意圖
[0014]1:沖刷室；2:恒溫水箱；3:底座；4:排水管；5:抽水管；6:排水閥；7:電磁流量計(jì)；8:大手輪；9:小手輪；10:小手輪(側(cè)面)；11:壓板；12:夾具；13:透明罩；14:溫度傳感器；15:進(jìn)水管道；16:換熱管道；17:抽水泵；18:人孔；19:沖刷噴頭；20:壓縮機(jī)組；21:指示燈；22:PLC ；23:觸摸屏；24:急停按鈕；25:電氣控制柜；26:電壓表;27:電流表；
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過(guò)具體的實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程作進(jìn)一步的具體描述。
[0016]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種模擬海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置，包括沖刷室1，其內(nèi)部有透明罩13、夾具12，通過(guò)進(jìn)水管道15與恒溫水箱2連接，用抽水泵對(duì)恒溫水箱2完成注水功能，恒溫水箱2內(nèi)部安裝一組換熱管道16，與外接的壓縮機(jī)組20配合，通過(guò)PLC控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部海水溶液的溫度調(diào)節(jié)；實(shí)驗(yàn)結(jié)束打開排水閥6經(jīng)排水管道4排出海水。
[0017]本系統(tǒng)在使用之前，操作者需要事先在水桶容器調(diào)制滿足試驗(yàn)要求的海水溶液，海水溶液調(diào)制后利用攪拌裝置攪勻，再用抽水泵送至恒溫水箱2 ;擰開小手爐小手輪9，拿出壓板11，取出透明罩13，裝上試件，擰松大手輪8，擰動(dòng)側(cè)部小手輪10調(diào)整角度，再擰緊大手輪8 ;打開總電源開關(guān)，操作者在觸摸屏幕23上進(jìn)行試驗(yàn)過(guò)程的設(shè)置，通過(guò)人機(jī)交互界面設(shè)定好沖刷試驗(yàn)溫度、速度與試驗(yàn)時(shí)間。
[0018]其次，打開控制柜電源開關(guān)，按下觸摸屏上啟動(dòng)按鈕，抽水泵17開始低速循環(huán)抽水，同時(shí)壓縮機(jī)組20開始工作，控制系統(tǒng)PLC22將根據(jù)試驗(yàn)設(shè)定溫度要求，自動(dòng)打開或關(guān)閉壓縮機(jī)組進(jìn)行工作，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，控制系統(tǒng)PLC22將根據(jù)試驗(yàn)設(shè)定溫度要求，調(diào)整抽水泵17流量輸出，電磁流量計(jì)7實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道中流體流量，并作為反饋信號(hào)送入PLC22，PLC22根據(jù)流速控制要求，輸出信號(hào)反饋修正抽水泵17的輸出流量，以滿足流速控制要求。
[0019]當(dāng)溫度與流速都達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值時(shí)，控制系統(tǒng)將開始計(jì)時(shí)試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)定的時(shí)間，系統(tǒng)一直按照既定的溫度與流速目標(biāo)值穩(wěn)定運(yùn)行，直至達(dá)到試驗(yàn)時(shí)間。當(dāng)時(shí)間達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉抽水泵17和壓縮機(jī)組20。
[0020]結(jié)束本次試驗(yàn)時(shí)，按下觸摸屏幕上的停止按鈕，關(guān)閉電氣控制柜25開關(guān)，打開排水閥6排空海水溶液，取出試件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬船舶行駛的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置，它包括沖刷室(I)、恒溫水箱(2)、排水管(4)、抽水管(5)、排水閥(6)、電磁流量計(jì)(7)、抽水泵(17)及電氣控制柜(25)，其特征在于，沖刷室(I)通過(guò)進(jìn)水管道(15)與下面恒溫水箱(2)相連，恒溫水箱(2)表面有溫度傳感器(14)和一人孔(18)，一側(cè)連接壓縮機(jī)組(20)，恒溫水箱(2)由底座(3)支撐；所述的恒溫水箱(2)通過(guò)抽水管(5)利用抽水泵(17)把海水送到?jīng)_刷室(I)，其內(nèi)部裝有換熱管道(16);所述的沖刷室(I)里有夾具(12)和透明罩(13)，擰開兩個(gè)小手輪(9)和拿出壓板(11)可將透明罩(13)放進(jìn)沖刷室(I);沖刷室(I) 一側(cè)通過(guò)大手輪(8)與小手輪(10)配合可以調(diào)整夾具(12)夾試件的角度；所述的排水管⑷在恒溫水箱(2)下面，排水管(4)中設(shè)置有排水閥出)；所述的電磁流量計(jì)(7)安裝在抽水管(5)上，抽水管(5)末端裝有沖刷噴頭(19);所述的電氣控制柜(25)由指示燈(21)、觸摸屏(23)、急停按鈕(24)、電壓表(26)、電流表(27)和PLC (22)構(gòu)成；所述的PLC與電磁流量計(jì)(7)、溫度傳感器(14)、壓縮機(jī)組(20)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種模擬船舶行駛的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的沖刷室(I)位于恒溫水箱(2)上方，且二者通過(guò)進(jìn)水管道直接相連，使得進(jìn)入沖刷室的海水能在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到恒溫水箱進(jìn)行保溫。
3.如權(quán)利要求1所述的一種模擬船舶行駛的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的沖刷噴頭(19)的外形結(jié)構(gòu)是一端是圓形接頭，另一端噴頭是長(zhǎng)方形，保證沖刷速度的均勻性。
4.如權(quán)利要求1所述的一種模擬船舶行駛的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的沖刷室內(nèi)夾具(12)通過(guò)大小手輪控制調(diào)節(jié)沖刷試驗(yàn)角度，角度調(diào)節(jié)范圍是0-90度。
【專利摘要】一種模擬船舶行駛的海浪沖刷老化試驗(yàn)裝置屬于環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)主要包括沖刷室、沖刷噴頭、試件夾具裝置和恒溫水箱，恒溫水箱利用壓縮機(jī)組、換熱管道和PLC控制試驗(yàn)海水溫度，海水在PLC控制下通過(guò)抽水泵、抽水管道和沖刷噴頭進(jìn)入沖刷室完成沖刷，沖刷室內(nèi)試件夾具裝置通過(guò)大小手輪控制調(diào)節(jié)沖刷試驗(yàn)角度，操作者能調(diào)整試件在海浪不同沖刷角度和不同沖刷速度下的老化過(guò)程。恒溫水箱內(nèi)設(shè)置了人孔和溫度傳感器，下部還配置有排水閥、排水管道可以排出實(shí)驗(yàn)完畢后的海水；電氣控制柜內(nèi)設(shè)置有PLC、保險(xiǎn)開關(guān)和觸摸屏。本試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬出船舶不同行駛狀態(tài)下海浪沖刷老化行為，為科學(xué)研究材料老化失效狀況提供條件。
【IPC分類】G01N3-56
【公開號(hào)】CN204359622
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420787715
【發(fā)明人】陳家焱, 郭洋, 洪濤, 王國(guó)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2014年12月5日