專利名稱：可控溫流體動態模擬試驗設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于材料性能測試技術領域。涉及一種采用艦船在海洋中航行的動態模擬方法并控制海水溫度變化測試評價艦船結構材料及其防護涂層材料在海水腐蝕及海水剪切應力協同作用下損傷特性的試驗裝置。
背景技術：
艦船在海洋航行過程中，船體結構材料或防護涂層受到流動海水的腐蝕及剪切應力作用，同時隨著氣溫的變化，海水溫度也有較大的變化。目前，國內外多是在港口海洋試驗站建立動態海水腐蝕模擬試驗裝置，考慮到溫度等因素的影響，試驗周期約需1年左右(經歷不同季節的變化)。因此使得開發研究新型艦船材料及防護涂層材料需要周期長、成本高，且試驗工作需到指定的試驗站，研究工作極不方便。為此，在實驗室建立動態海水模擬裝置，對研究新型艦船材料及防護涂層材料有重要意義。本發明是在可控溫的天然海水或人造海水容器中旋轉安裝在輪鼓上的試樣，模擬艦船在海水中的運動狀態，各種艦船的運動速度可以通過調整輪鼓的轉速進行模擬，海水溫度可通過特制的海水恒溫裝置來控制。采用該設備可以任意時候模擬海水任意季節的狀態，可以加速研究分析艦船航行速度、海水溫度等對材料性能的影響，而且實驗研究成本大大降低。
發明內容
本發明的目的就是提供一種能夠更加真實地模擬艦船材料在海水中的狀態，方便快捷地測試評價新型艦船材料及防護涂層材料的特性的可控溫流體動態模擬試驗設備。
本發明的構思是提供一種適用于對艦船與海水接觸部位的結構材料或防護涂層材料使用性能進行測試和評價的可控溫的海水動態模擬試驗設備，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，開發新型材料。
本發明的解決方案是可控溫流體動態模擬試驗設備，由支架11、電機1、變速裝置2、旋轉輪鼓3、蓄水容器12、擋板5和恒溫裝置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位于蓄水容器12中央，旋轉輪鼓3底端距蓄水容器12底面50-100mm；4-8塊擋板5等距垂直粘接在蓄水容器12內壁；恒溫裝置8出水管9聯結到蓄水容器12的入水口15上，恒溫裝置8入水管10聯結到蓄水容器12的出水口16上。
旋轉輪鼓3的形狀為六棱柱體，由有機玻璃制成。
長為75-225mm、寬為25-120mm的測試試樣14由四個螺釘17固定在旋轉輪鼓3柱面中央位置。
由電機驅動輪鼓旋轉，旋轉速度可通過變速機構按需要調整；試樣固定在六個面上；蓄水容器12是圓形有機玻璃容器。恒溫裝置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。
蓄水容器內壁裝有擋板，使海水的流向特點為軸流型，防止徑流型的產生；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)和由恒溫裝置循環供給的熱海水，其溫度在5-95℃范圍內可調；容池海水溫度用普通玻璃溫度計定時監測；恒溫裝置由內外水套、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型電熱管并聯而成。
本發明的主要優點是(1)在實驗室條件下可方便快速地測試評價艦船結構材料及其防護涂層材料在流動海水腐蝕及流體切應力的協同作用下的腐蝕性能和損傷特性。
(2)模擬海水溫度可在室溫-60℃范圍內變化，可研究海水溫度的影響。
(3)通過調整人造海水介質參數，可以方便地研究海水Ph值、鹽度、溶解物質等對材料損傷行為的影響。
(4)本試驗設備可用于測試評價所有與海水有相對運動的材料，除了艦船結構材料及其防護涂層材料外，還有海水冷卻管道等材料及其防護涂層材料。
圖1是本發明的試驗設備示意圖。
圖2是本發明的海水動態模擬部分示意圖。
圖3是本發明的海水動態模擬部分A-A剖視圖。
圖中，1.電機，2.變速機構，3.旋轉圓筒，4.海水，5.擋板，6.水管，8.恒溫裝置，9.恒溫裝置出水口，10.恒溫裝置入水口，11.支架，12.蓄水容器，13.主軸，14.試樣，15.入水口，16.出水口，17.螺釘。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
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為六面體棱柱，其高度為285mm，邊長為150mm；旋轉輪鼓3的每個棱柱面上，開一個尺寸為120mm×255mm×1mm的矩形凹槽，放置試樣14，其尺寸為120mm×255mm×1mm；每個棱柱面上的試樣14由四個螺釘17固定；蓄水容器12由有機玻璃制成，在容器底部有一個進水口15，上部水面部位有一個出水口16；蓄水容器12內表面等距鑲有4塊擋板5；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與海水的相對速度；用水管6連接恒溫裝置8中的出水管9到蓄水容器12的入水口15上，入水管10連接到出水口16上；天然海水或人造海水注入到恒溫裝置8中，達到溫度要求后，開啟水泵，把海水通入蓄水容器12，等到海水溫度達到要求并穩定后，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.可控溫流體動態模擬試驗設備，其特征在于，由支架(11)、電機(1)、變速裝置(2)、旋轉輪鼓(3)、蓄水容器(12)、擋板(5)和恒溫裝置(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)位于蓄水容器(12)中央，旋轉輪鼓(3)底端距蓄水容器(12)底面50-100mm；擋板(5)等距垂直粘接在蓄水容器(12)內壁；恒溫裝置(8)出水管(9)聯結到蓄水容器(12)的入水口(15)上，恒溫裝置(8)入水管(10)聯結到蓄水容器(12)的出水口(16)上。
2.根據權利要求1所述的可控溫流體動態模擬試驗設備，其特征在于，旋轉輪鼓(3)的形狀為六棱柱體。
3.根據權利要求1所述的可控溫流體動態模擬試驗設備，其特征在于，長為75-225mm、寬為25-120mm的測試試樣(14)由四個螺釘(17)固定在旋轉輪鼓(3)柱面中央位置。
4.根據權利要求1所述的可控溫流體動態模擬試驗設備，其特征在于，蓄水容器(12)是方形有機玻璃容器。
5.根據權利要求1所述的可控溫流體沖動態擬試驗設備，其特征在于，變速裝置(2)是變速箱。
6.根據權利要求1所述的可控溫流體沖動態擬試驗設備，其特征在于，擋板(5)是4-8塊。
全文摘要
可控溫流體動態模擬試驗設備屬于材料性能測試技術領域。該設備由電機、無級變速裝置、固定試樣的旋轉輪鼓、蓄水容器和恒溫裝置構成。海水注入到恒溫裝置中，達到溫度要求后，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并穩定后，打開電機，輪鼓開始旋轉，即產生一等溫度下的試樣與海水的相對運動。在動態模擬試驗中，海水溫度在室溫－60℃范圍內變化，能夠研究海水溫度的影響。通過調整人造海水介質參數，方便地研究海水pH值、鹽度、溶解物質等對材料損傷行為的影響。本試驗設備適用于測試評價所有與海水有相對運動的材料，除了艦船結構材料及其防護涂層材料外，還有海水冷卻管道等材料及其防護涂層材料。
文檔編號G01N19/00GK1808098SQ20051013680
公開日2006年7月26日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者張占平, 齊育紅, 劉德良, 羅曉亮, 馬永慶 申請人:大連海事大學