專利名稱：海洋防污材料測試裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種海洋防污材料測試裝置，尤其是一種結構簡單、操作容易、測試成
本低廉、能夠在靜態和動態兩種狀態下進行海洋污損生物附著測試分析、以全面、準確地評價材料表面防污性能的海洋防污材料測試裝置。
背景技術：
在海洋資源的開發和利用過程中，海水的腐蝕問題和海洋生物的附著污損問題一直是人類面臨的兩大難題。海洋污損生物也稱海洋附著生物，是生長在船舶等海洋水下設施表面的動物、植物和微生物的總稱，如藤壺、藻類、菌類、貝類等。海洋生物的附著會增加船舶航行阻力、堵塞冷卻管道、加速船體腐蝕等。 國內外科研機構對防止海洋污損生物附著進行了大量的研究，其中多數集中于防污涂料的研制。以往對防污涂料防污性能的傳統評價方法主要有以下兩種一種是通過測定防污涂料的有效成分滲出率，間接反映防污性能，該方法只適用以"毒料"滲出為防污手段的防污涂層的評價，不適用于以涂層表面特殊性能為防污手段的防污涂層評價，因而該法使用受限、普適性差；另一種是在港口、碼頭等建立實驗基地，通過實海掛板(防污涂層試板)直接評價其防污性能，該方法實驗周期長、風險高；以上兩種傳統評價方法均難以滿足防污材料開發初期篩選擇優工作。為此，目前有利用室內生物學方法對防污涂料及其主要成分(防污劑、功能樹脂)的有效性和持續性進行評價，但卻只是測試防污涂料在靜態狀態下其離子滲出率、抑菌活性以及污損生物附著量，難以全面、準確地評價防污材料表面防污性能。
發明內容
本發明為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種結構簡單、操作容易、能夠在靜態和動態兩種狀態下進行海洋污損生物附著測試分析、以全面、準確地評價材料表面防污性能的海洋防污材料測試裝置。 本發明的技術解決方案是一種海洋防污材料測試裝置，其特征在于設有基座1，在基座1上固定有支架2及容器3，所述容器3上設有光照系統4及與海水循環裝置5相接的海水入口 6、海水出口 7，在所述容器3的內壁上固定有壓力傳感器8 ;在容器3上端的支架2上固定有動力傳動機構IO，動力傳動機構10與傳動軸11相接，傳動軸11穿過容器3上的頂蓋12與位于容器3內的攪動轉子13相接。 設有兩側邊與容器3內壁母線相接、中間向中心凸起的凸起板14，所述凸起板14沿圓周方向由三塊板連接而成，每塊板之間夾角為115 125° ，連接處均圓弧過渡，在每塊板上設有試片固定架15，所述壓力傳感器8固定在凸起板14的中間板上且位于試片固定架15旁。 所述容器3為圓筒形，頂蓋12是由兩個半圓拼接而成，兩半圓的外邊緣均設有卡槽16，容器3的上邊置于卡槽16內。
所述光照系統4設有燈架17，多個LED燈固定在燈架17下面；在所述頂蓋12的徑向上有插槽18，燈架17插入插槽18內。 所述海水入口 6位于容器3的下方，所述海水出口 7位于容器3的上方。
本發明是具有仿自然光照系統的測試裝置，能夠對防污材料在靜態和動態兩種狀態下進行測試，尤其是設置在容器內壁的凸起板模仿了船體的流線型結構，三面圓弧過渡結構分別代表船體的船頭、船尾和中間部分，更加真實的模擬了船舶航行時各個部位實際工況。可靜態測試防污材料的離子滲出率及抑菌活性、污損生物在材料表面上的生長過程及規律；動態測試運動速度對污損生物附著量的影響；去除污損生物所需的剪切力，從而測試污損生物的附著強度。可全面、準確地測試防污材料表面的防污性能，為對防污材料的篩選和評價提供了可靠依據。具有結構簡單、操作容易、測試成本低廉等優點。
圖1是本發明實施例的結構示意圖。 圖2是本發明實施例凸起板部分的結構示意圖。 圖3是圖2的A-A視圖。 圖4是圖3的B-B視圖。 圖5是本發明實施例頂蓋的結構示意圖。 圖6是圖5的俯視圖。 圖7是本發明實施例光源系統的結構示意圖。 圖8是圖7的A向圖。
具體實施例方式 實施例1 : 如圖1所示設有基座l，在基座1上固定有支架2及容器3，所述容器3上設有光照系統4及與海水循環裝置5相接的海水入口 6、海水出口 7，在所述容器3的內壁上固定有壓力傳感器8 ;在容器3上端的支架2上固定有動力傳動機構IO，動力傳動機構10與傳動軸11相接，傳動軸11穿過容器3上的頂蓋12與位于容器3內的攪動轉子13相接。
基座1由40X40方鋼焊接而成，材料為抗腐蝕的不銹鋼，其上面加蓋不銹鋼板。
支架2由四根立柱焊接而成，材料為抗腐蝕的不銹鋼，在基座1上均勻分布，支架上面加蓋鋼板，作用是支撐和固定動力傳動裝置。 容器3采用圓筒形結構，材料為抗腐蝕的透明有機玻璃，方便觀察容器內的海水狀況，為防止海水外溢，上面設有頂蓋12。 光照系統4采用可模擬自然光的光源即可。光源只有在做海洋污損生物附著實驗時使用，用來模擬船舶停靠港口、碼頭或者航行時的自然光照條件；而做海洋污損生物附著強度的測試實驗時，則將光照系統拆卸。 海水循環裝置5由進出水管、儲水容器和海水泵組成，其作用是循環實驗容器中的海水，使實驗中海水的溫度基本保持一致，消除由于海水的高速運動產生溫度變化，另外還可以防止容器底部沉積物的產生；循環海水采用下入上出式，使實驗海水始終保持一定的高度。
傳感器7為外購產品，型號為P1602/4應變片壓力傳感器；動力傳動機構10為現 有技術，是由電動機、變頻器、聯軸器、連接法蘭、軸承、軸承端蓋、軸承套等組成，電動機為 帶法蘭的三相異步電動機，型號Y90S-2，立式安裝；變頻器采用泉州桑川電氣設備有限公 司的三朞牌變頻器，型號S1100-2T1. 5G，220V，1. 5KW，調頻范圍0 50HZ，通過改變頻率 來調節電動機的轉速，從而獲得不同轉速下的實驗數據，應用于本發明實施例的速度可在 0 40節之間調節；聯軸器采用彈性聯軸器，有一定的補償兩軸相對偏移、減振及緩沖等 作用；連接法蘭上端與電機法蘭螺栓聯接，下端與支架2聯結；軸承選擇單列向心推力球軸 承，可以同時承載徑、軸向力，為了減少轉動時傳動軸11的振動，在傳動軸io上安裝一對軸 承，并間隔一定距離；軸承套上端與連接法蘭螺栓聯接。 傳動軸11采用抗腐蝕的不銹鋼材料，其主要作用是傳遞動力和運動，軸的上端與 電動機輸出軸用聯軸器相連，下端與攪動轉子13鍵聯結，并用六角螺母緊固，六角螺母螺 紋旋向與傳動軸工作時的旋轉方向相反，以防螺母松動脫落。 攪動轉子13采用抗腐蝕的不銹鋼材料，其主要作用是攪動海水做剪切和沖刷運 動，使海水與試片之間產生相對運動，攪動轉子13為旋轉葉輪結構和攪拌棒兩種，旋轉葉 輪結構攪動海水做沖刷運動，用來模擬海水浪擊船體時的工況；攪拌棒攪動海水做剪切運 動，用來模擬水面下海水對船體及船底的剪切工況。
實施例2 : 基本結構如實施例l，不同之處如圖2、圖3、圖4所示是在容器3內設有兩側邊 與容器3內壁母線相接、中間向中心凸起、由抗腐蝕的聚四氟乙烯板制作的凸起板14，形狀 模仿了船體的流線型結構，為了方便試片的固定，凸起板14沿圓周方向由三塊乙烯板粘結 而成，夾角為120° ，連接處均用圓弧過渡，分別模擬船體的船頭、船尾和中間部分；在每塊 板上設有試片固定架15，使試片分別固定在三個面上，實驗時前后兩個試片被海水沖刷，中 間試片與海水剪切，從而可測試船舶不同部位的污損情況；所述壓力傳感器8固定在凸起 板14的中間板上且位于試片固定架15旁，其作用是測試試片所受海水的剪切力。為方便 試片更換和拾取，試片固定架15由上下插架構成，下插架為不通的沉槽型結構，試片可從 上插架滑入到下插架內。
實施例3: 基本結構可同實施例1或實施例2，不同之處如圖5所示所述容器3為圓筒形， 頂蓋12是由兩個半圓拼接而成，中間留有軸孔，兩半圓的外邊緣均設有卡槽16，容器3的上 邊置于卡槽16內，以防止頂蓋12從容器3上滑落。
實施例4 : 基本結構可同實施例3，不同之處如圖6、圖7、圖8所示所述光照系統4設有燈 架17，多個LED燈固定在燈架17下面；在所述頂蓋12的徑向上有插槽18，燈架17插入插 槽18內，方便光照系統4的拆卸；所述海水入口 6位于容器3的下方，所述海水出口 7位于 容器3的上方，采用下進上出的循環水方式，以避免底部沉積物的產生。試片能夠方便的進 行更換和拾取，試片從上插架滑入到下插架內，下插架為不通的沉槽型結構。
本發明實施例的實驗過程如下 由于船舶在航行中的航速為V，其在不同部位與海水的相對運動速度為Vp V2、 V3、 1，所受海水的剪切力方向與速度方向一致。本發明實施例采用試片不動，而海水運動來模
5擬船舶航行的實際工況，試片固定在容器的內壁上，攪動葉輪的旋轉速度為V，海水與試片 之間的相對運動速度為K，試片所受剪切力方向與K方向一致。可近似認為電機的旋轉速 度就是海水與容器壁的相對運動速度，也就是模擬船舶的航行速度，可通過變頻器改變電 機的轉速，即調整不同的模擬船舶航速。
(1)靜態海洋污損生物附著實驗 本實驗用來模擬船舶靠岸或停泊在港口時，受到海洋生物的污損情況。 方法將附有防污材料的試片插入試片固定架15中，向容器3中注入海水，分別放
入定量的藻類、菌類、藤壺等海洋污損生物，啟動光照系統4，定時檢測防污材料上污損生物
的附著量，得出各種污損生物附著量隨時間變化的曲線。
(2)動態海洋污損生物附著實驗 本實驗用來模擬船舶航行時，各種航速下，受到海洋生物的污損情況。 將附有防污材料的試片放入試片固定架15中，向容器3中注入海水，分別放入定
量的藻類、菌類、藤壺等海洋污損生物，啟動電機10，啟動光照系統4，用變頻器調節電機的
轉速，此時攪拌轉子應為攪動棒，每種轉速下運行固定的時間，分別測試防污材料上污損生
物附著的變化情況，得出航速與生物附著量變化的曲線。
(3)海洋污損生物附著強度實驗 本實驗用來測試各種防污材料的污損生物附著強度。 將附有已被海洋生物污損的防污材料的試片放入固定架15中，向容器3中注入海 水，啟動電機。當旋轉轉子為攪動棒時，海水與試片之間形成剪切運動，使用壓力傳感器測 量試片所受海水的剪切力以測試防污材料的生物附著強度情況；當旋轉轉子為葉輪時，海 水與試片之間形成沖刷運動，測試防污材料的生物附著強度情況，得出剪切力與生物附著 量變化的關系曲線。
權利要求
一種海洋防污材料測試裝置，其特征在于設有基座(1)，在基座(1)上固定有支架(2)及容器(3)，所述容器(3)上設有光照系統(4)及與海水循環裝置(5)相接的海水入口(6)、海水出口(7)，在所述容器(3)的內壁上固定有壓力傳感器(8)；在容器(3)上端的支架(2)上固定有動力傳動機構(10)，動力傳動機構(10)與傳動軸(11)相接，傳動軸(11)穿過容器(3)上的頂蓋(12)與位于容器(3)內的攪動轉子(13)相接。
2. 根據權利要求l所述的海洋防污材料測試裝置，其特征在于設有兩側邊與容器(3) 內壁母線相接、中間向中心凸起的凸起板(14)，所述凸起板(14)沿圓周方向由三塊板連 接而成，每塊板之間夾角為115 125° ，連接處均圓弧過渡，在每塊板上設有試片固定架 (15)，所述壓力傳感器(8)固定在凸起板(14)上且位于試片固定架(15)旁。
3. 根據權利要求1或2所述的海洋防污材料測試裝置，其特征在于所述容器(3)為 圓筒形，頂蓋(12)是由兩個半圓拼接而成，兩半圓的外邊緣均設有卡槽(16)，容器(3)的上 邊置于卡槽(16)內。
4. 根據權利要求3所述的海洋防污材料測試裝置，其特征在于所述光照系統(4)設 有燈架(17)，多個LED燈固定在燈架(17)下面；在所述頂蓋(12)的徑向上有插槽(18)，燈 架(17)插入插槽(18)內。
5. 根據權利要求4所述的海洋防污材料測試裝置，其特征在于所述海水入口 (6)位 于容器(3)的下方，所述海水出口 (7)位于容器(3)的上方。
全文摘要
本發明公開一種結構簡單、操作容易、測試成本低廉、能夠在靜態和動態兩種狀態下進行海洋污損生物附著測試分析、以全面、準確地評價材料表面防污性能的海洋防污材料測試裝置。設有基座(1)，在基座(1)上固定有支架(2)及容器(3)，所述容器(3)上設有光照系統(4)及與海水循環裝置(5)相接的海水入口(6)、海水出口(7)，在所述容器(3)的內壁上固定有壓力傳感器(8)；在容器(3)上端的支架(2)上固定有動力傳動機構(10)，動力傳動機構(10)與傳動軸(11)相接，傳動軸(11)穿過容器(3)上的頂蓋(12)與位于容器(3)內的攪動轉子(13)相接。
文檔編號G01N19/04GK101710112SQ20091022033
公開日2010年5月19日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者汪靜, 蔡衛國, 遲建衛 申請人:大連水產學院