專利名稱：可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料性能測試技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種通過模擬艦船及海洋結(jié)構(gòu)物受到海水沖刷作用的過程，并控制海水溫度變化，測試評價艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料及其防護涂層在海水腐蝕及海水沖刷作用下?lián)p傷特性的試驗裝置。
背景技術(shù)：
艦船及海洋結(jié)構(gòu)物受到海水沖刷作用，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沖刷作用下，材料處在復(fù)雜的狀態(tài)，最易發(fā)生損傷失效。目前，國內(nèi)外在港口海洋試驗站建立動態(tài)海水腐蝕模擬試驗裝置，多是適用于船舶動態(tài)海水模擬的旋轉(zhuǎn)式試驗裝置。海水沖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(rèn)可。本發(fā)明是在可控溫的天然海水或人造海水容器中旋轉(zhuǎn)裝有葉片的輪鼓，并且向海水容器中注入海水，海水的循環(huán)及帶有葉片的輪鼓的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)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(chǎn)生三種狀態(tài)沖刷作用，由此模擬艦船艏部、螺旋槳、海水泵以及海洋結(jié)構(gòu)設(shè)施受到海水沖刷作用的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種能夠更加真實地模擬艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料及其防護涂層受到海水沖刷作用，方便快捷地測試評價新型海洋新材料的抗海水沖刷特性的艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗設(shè)備。
本發(fā)明的構(gòu)思是，提供一種適用于對艦船及海洋結(jié)構(gòu)物受到海水沖刷作用的部位的結(jié)構(gòu)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模擬試驗裝置，輪鼓旋轉(zhuǎn)速度、海水介質(zhì)組成及海水溫度可調(diào)，通過測試分析材料的腐蝕性能、表面結(jié)構(gòu)與形貌、表層損傷特性等，開發(fā)新型海洋材料材料。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，由支架11、電機1、變速裝置2、帶葉片18的旋轉(zhuǎn)輪鼓3、蓄水容器12、試樣架5和恒溫裝置8構(gòu)成，電機1垂直固定在支架11上；電機1下方的輸出軸聯(lián)結(jié)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(lián)結(jié)到旋轉(zhuǎn)輪鼓3上；旋轉(zhuǎn)輪鼓3位于蓄水容器12中央，旋轉(zhuǎn)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(nèi)側(cè)面3-5mm；恒溫裝置8出水管10用水管7聯(lián)結(jié)到蓄水容器12的入水口14上，恒溫裝置8入水管9聯(lián)結(jié)到蓄水容器12的出水口15上。
旋轉(zhuǎn)輪鼓3的形狀為四棱柱體，葉片18傾斜15°垂直粘接在旋轉(zhuǎn)輪鼓3的柱面中央，葉片18由有機玻璃制成。
測試試樣19由四個螺釘固定在旋轉(zhuǎn)輪鼓3的葉片18向下側(cè)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，恒溫裝置8由內(nèi)外水套、電動循環(huán)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(tài))和由恒溫裝置循環(huán)供給的熱海水，其溫度在+5℃-95℃范圍內(nèi)可調(diào)；容器中海水溫度用普通玻璃溫度計定時監(jiān)測；恒溫裝置由內(nèi)外水套、電動循環(huán)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(lián)而成。
本發(fā)明所達(dá)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(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)材料及其防護涂層材料在海水腐蝕及沖刷的協(xié)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沖刷行為的影響，即葉片上的試樣在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下與容池中海水相互作用產(chǎn)生的沖刷行為；輪鼓四周靜態(tài)的試樣內(nèi)表面受到因葉片旋轉(zhuǎn)的海水沖刷作用；輪鼓四周靜態(tài)的試樣外表面受到上方垂直注入海水為主產(chǎn)生的低速切向流動的海水沖刷作用。
(3)模擬海水溫度可在室溫-60℃范圍內(nèi)變化，可研究海水溫度對材料沖刷性能的影響。
(4)通過調(diào)整人造海水介質(zhì)參數(shù)，可以方便地研究在沖刷作用下海水Ph值、鹽度、溶解物質(zhì)等對材料損傷行為的影響。
(5)本試驗裝置可用于測試評價所有受到海水沖刷作用的材料，除了艦船及海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)材料及其防護涂層材料外，還有海水冷卻泵等材料及其防護涂層材料。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的海水沖刷模擬部分示意圖。
圖3是本發(fā)明的海水沖刷模擬部分B-B剖視圖。
圖4是本發(fā)明的海水沖刷模擬部分C向視圖。
圖5是本發(fā)明的海水沖刷模擬部分D-D剖視圖。
圖中，1.電機，2.變速機構(gòu)，3.籠鼓，4.海水，5.試樣架，6.試樣架支柱，7.水管，8.恒溫裝置，9.恒溫裝置入水口，10.恒溫裝置出水口，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。
具體實施例方式
電機1及變速裝置2固定在支架11上；旋轉(zhuǎn)輪鼓3聯(lián)結(jié)到軸13上；旋轉(zhuǎn)輪鼓3為四棱柱體，其高度為150mm，邊長為50mm；旋轉(zhuǎn)輪鼓3的每個棱柱面上，傾斜安裝一個矩形葉片18尺寸為80mm×150mm×10mm；每個棱柱面上的試樣19由四個螺釘固定；蓄水容器12由有機玻璃制成，在容器上部有一個進水口14，一個出水口15；旋轉(zhuǎn)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(nèi)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(diào)節(jié)變速裝置2的轉(zhuǎn)速，控制旋轉(zhuǎn)輪鼓3的轉(zhuǎn)速，以控制試樣14和16與海水的相對沖刷程度；用水管7連接恒溫裝置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恒溫裝置8中，達(dá)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(dá)到要求并穩(wěn)定后，打開電機，輪鼓開始旋轉(zhuǎn)，定時觀察、分析試樣即可。
權(quán)利要求
1.可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，其特征在于，由支架(11)、電機(1)、變速裝置(2)、帶葉片(18)的旋轉(zhuǎn)輪鼓(3)、蓄水容器(12)、試樣架(5)和恒溫裝置(8)構(gòu)成，電機(1)垂直固定在支架(11)上；電機(1)下方的輸出軸聯(lián)結(jié)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(lián)結(jié)到旋轉(zhuǎn)輪鼓(3)上；旋轉(zhuǎn)輪鼓(3)位于蓄水容器(12)中央，旋轉(zhuǎn)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(nèi)側(cè)面3-5mm；恒溫裝置(8)出水管(10)聯(lián)結(jié)到蓄水容器(12)的入水口(14)上，恒溫裝置(8)入水管(9)聯(lián)結(jié)到蓄水容器(12)的出水口(15)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，其特征在于，旋轉(zhuǎn)輪鼓(3)的形狀為四棱柱體，葉片(18)傾斜15°垂直粘接在旋轉(zhuǎn)輪鼓(3)的柱面中央。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，其特征在于，測試試樣(19)由四個螺釘固定在旋轉(zhuǎn)輪鼓(3)的葉片(18)向下側(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，其特征在于，蓄水容器(12)是園形有機玻璃容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備，其特征在于，變速裝置(2)是變速箱。
全文摘要
可控溫流體沖刷模擬試驗設(shè)備屬于材料性能測試技術(shù)領(lǐng)域。由電機、無級變速裝置、帶有葉片的旋轉(zhuǎn)輪鼓、輪鼓四周垂直試樣架、蓄水容器和恒溫裝置構(gòu)成。天然海水或人造海水注入到恒溫裝置中，達(dá)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(dá)到要求并穩(wěn)定后，打開電機，輪鼓葉片開始旋轉(zhuǎn)，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(chǎn)生三種狀態(tài)沖刷作用。本發(fā)明能夠更加真實地模擬艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料及其防護涂層受到海水沖刷作用，方便快捷地測試評價新型海洋新材料的抗海水沖刷特性。本發(fā)明適用于測試評價所有受到流體沖刷作用的材料。
文檔編號G01N3/56GK1789972SQ20051013680
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者齊育紅, 張占平, 劉德良, 羅曉亮, 馬永慶 申請人:大連海事大學(xué)