專利名稱：艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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(píng)價(jià)艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料及其防護(hù)涂層在海水腐蝕及海水沖刷作用下?lián)p傷特性的試驗(yàn)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(shí)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(yàn)站建立動(dòng)態(tài)海水腐蝕模擬試驗(yàn)裝置，多是適用于船舶動(dòng)態(tài)海水模擬的旋轉(zhuǎn)式試驗(yàn)裝置。海水沖刷模擬試驗(yàn)裝置還比較少，還沒有一種簡單、易操作、模擬效果好的試驗(yàn)方法被普遍認(rèn)可。本實(shí)用新型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(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)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
本實(shí)用新型的目的就是提供一種能夠更加真實(shí)地模擬艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料及其防護(hù)涂層受到海水沖刷作用，方便快捷地測試評(píng)價(jià)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(yàn)設(shè)備。
本實(shí)用新型的構(gòu)思是，提供一種適用于對(duì)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(hù)涂層材料使用性能進(jìn)行測試和評(píng)價(jià)的可控溫的海水模擬試驗(yàn)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。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是可控溫流體沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備，由支架11、電機(jī)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(jī)1垂直固定在支架11上；電機(jī)1下方的輸出軸聯(lián)結(jié)到電機(jī)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(gè)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(jī)玻璃制成。
測試試樣19由四個(gè)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(gè)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(jī)玻璃容器，恒溫裝置8由內(nèi)外水套、電動(dòng)循環(huán)泵、加熱器、電接點(diǎn)式玻璃水銀溫度計(jì)及電控制器等部分組成。變速裝置2是變速箱，即齒輪傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)。
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(jì)定時(shí)監(jiān)測；恒溫裝置由內(nèi)外水套、電動(dòng)循環(huán)泵、加熱器、電接點(diǎn)式玻璃水銀溫度計(jì)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。
本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果和益處是(1)在實(shí)驗(yàn)室條件下可方便快速地測試評(píng)價(jià)艦船及海洋結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)材料及其防護(hù)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(shí)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(dòng)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(duì)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(duì)材料損傷行為的影響。
(5)本試驗(yàn)裝置可用于測試評(píng)價(jià)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(hù)涂層材料外，還有海水冷卻泵等材料及其防護(hù)涂層材料。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的海水沖刷模擬部分示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的海水沖刷模擬部分B-B剖視圖。
圖4是本實(shí)用新型的海水沖刷模擬部分C向視圖。
圖5是本實(shí)用新型的海水沖刷模擬部分D-D剖視圖。
圖中，1.電機(jī)，2.變速機(jī)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(shí)施方式
電機(jī)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(gè)棱柱面上，傾斜安裝一個(gè)矩形葉片18尺寸為80mm×150mm×10mm；每個(gè)棱柱面上的試樣19由四個(gè)螺釘固定；蓄水容器12由有機(jī)玻璃制成，在容器上部有一個(gè)進(jìn)水口14，一個(gè)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(yàn)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(duì)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(jī)，輪鼓開始旋轉(zhuǎn)，定時(shí)觀察、分析試樣即可。
權(quán)利要求1.艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，由支架(11)、電機(jī)(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(jī)(1)垂直固定在支架(11)上；電機(jī)(1)下方的輸出軸聯(lián)結(jié)到電機(jī)(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(gè)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所述的艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)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所述的艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，測試試樣(19)由四個(gè)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所述的艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，測試試樣(16)由四個(gè)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所述的艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，蓄水容器(12)是園形有機(jī)玻璃容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于，變速裝置(2)是變速箱。
專利摘要艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料海水可控溫沖刷模擬試驗(yàn)設(shè)備屬于材料性能測試技術(shù)領(lǐng)域。由電機(jī)、無級(jí)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(jī)，輪鼓葉片開始旋轉(zhuǎn)，流體運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)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。本實(shí)用新型能夠更加真實(shí)地模擬艦船及海洋結(jié)構(gòu)物材料及其防護(hù)涂層受到海水沖刷作用，方便快捷地測試評(píng)價(jià)新型海洋新材料的抗海水沖刷特性。本實(shí)用新型適用于測試評(píng)價(jià)所有受到流體沖刷作用的材料。
文檔編號(hào)G01N19/00GK2854573SQ20052014611
公開日2007年1月3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)