专利名称：可控温流体动态模拟试验设备的制作方法
技术领域：
本发明属于材料性能测试技术领域。涉及一种采用舰船在海洋中航行的动态模拟方法并控制海水温度变化测试评价舰船结构材料及其防护涂层材料在海水腐蚀及海水剪切应力协同作用下损伤特性的试验装置。
背景技术：
舰船在海洋航行过程中，船体结构材料或防护涂层受到流动海水的腐蚀及剪切应力作用，同时随着气温的变化，海水温度也有较大的变化。目前，国内外多是在港口海洋试验站建立动态海水腐蚀模拟试验装置，考虑到温度等因素的影响，试验周期约需1年左右(经历不同季节的变化)。因此使得开发研究新型舰船材料及防护涂层材料需要周期长、成本高，且试验工作需到指定的试验站，研究工作极不方便。为此，在实验室建立动态海水模拟装置，对研究新型舰船材料及防护涂层材料有重要意义。本发明是在可控温的天然海水或人造海水容器中旋转安装在轮鼓上的试样，模拟舰船在海水中的运动状态，各种舰船的运动速度可以通过调整轮鼓的转速进行模拟，海水温度可通过特制的海水恒温装置来控制。采用该设备可以任意时候模拟海水任意季节的状态，可以加速研究分析舰船航行速度、海水温度等对材料性能的影响，而且实验研究成本大大降低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能够更加真实地模拟舰船材料在海水中的状态，方便快捷地测试评价新型舰船材料及防护涂层材料的特性的可控温流体动态模拟试验设备。
本发明的构思是提供一种适用于对舰船与海水接触部位的结构材料或防护涂层材料使用性能进行测试和评价的可控温的海水动态模拟试验设备，轮鼓旋转速度、海水介质组成及海水温度可调，通过测试分析材料的腐蚀性能、表面结构与形貌、表层损伤特性等，开发新型材料。
本发明的解决方案是可控温流体动态模拟试验设备，由支架11、电机1、变速装置2、旋转轮鼓3、蓄水容器12、挡板5和恒温装置8构成，电机1垂直固定在支架11上；电机1下方的输出轴联结到电机1下方固定在支架11上的变速装置2上；变速装置2的输出轴联结到旋转轮鼓3上；旋转轮鼓3位于蓄水容器12中央，旋转轮鼓3底端距蓄水容器12底面50-100mm；4-8块挡板5等距垂直粘接在蓄水容器12内壁；恒温装置8出水管9联结到蓄水容器12的入水口15上，恒温装置8入水管10联结到蓄水容器12的出水口16上。
旋转轮鼓3的形状为六棱柱体，由有机玻璃制成。
长为75-225mm、宽为25-120mm的测试试样14由四个螺钉17固定在旋转轮鼓3柱面中央位置。
由电机驱动轮鼓旋转，旋转速度可通过变速机构按需要调整；试样固定在六个面上；蓄水容器12是圆形有机玻璃容器。恒温装置8由内外水套、电动循环泵、加热器、电接点式玻璃水银温度计及电控制器等部分组成。变速装置2是变速箱，即齿轮传动或皮带传动。
蓄水容器内壁装有挡板，使海水的流向特点为轴流型，防止径流型的产生；海水可以使用天然海水和人造海水两种；海水温度可以选用室温(静态)和由恒温装置循环供给的热海水，其温度在5-95℃范围内可调；容池海水温度用普通玻璃温度计定时监测；恒温装置由内外水套、电动循环泵、加热器、电接点式玻璃水银温度计及电控制器等部分组成。加热器为二根750WU型电热管并联而成。
本发明的主要优点是(1)在实验室条件下可方便快速地测试评价舰船结构材料及其防护涂层材料在流动海水腐蚀及流体切应力的协同作用下的腐蚀性能和损伤特性。
(2)模拟海水温度可在室温-60℃范围内变化，可研究海水温度的影响。
(3)通过调整人造海水介质参数，可以方便地研究海水Ph值、盐度、溶解物质等对材料损伤行为的影响。
(4)本试验设备可用于测试评价所有与海水有相对运动的材料，除了舰船结构材料及其防护涂层材料外，还有海水冷却管道等材料及其防护涂层材料。
图1是本发明的试验设备示意图。
图2是本发明的海水动态模拟部分示意图。
图3是本发明的海水动态模拟部分A-A剖视图。
图中，1.电机，2.变速机构，3.旋转圆筒，4.海水，5.挡板，6.水管，8.恒温装置，9.恒温装置出水口，10.恒温装置入水口，11.支架，12.蓄水容器，13.主轴，14.试样，15.入水口，16.出水口，17.螺钉。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
电机1及变速装置2固定在支架11上；旋转轮鼓3联结到轴13上；旋转轮鼓3为六面体棱柱，其高度为285mm，边长为150mm；旋转轮鼓3的每个棱柱面上，开一个尺寸为120mm×255mm×1mm的矩形凹槽，放置试样14，其尺寸为120mm×255mm×1mm；每个棱柱面上的试样14由四个螺钉17固定；蓄水容器12由有机玻璃制成，在容器底部有一个进水口15，上部水面部位有一个出水口16；蓄水容器12内表面等距镶有4块挡板5；通过调节变速装置2的转速，控制旋转轮鼓3的转速，以控制试样14与海水的相对速度；用水管6连接恒温装置8中的出水管9到蓄水容器12的入水口15上，入水管10连接到出水口16上；天然海水或人造海水注入到恒温装置8中，达到温度要求后，开启水泵，把海水通入蓄水容器12，等到海水温度达到要求并稳定后，打开电机，轮鼓开始旋转，定时观察、分析试样即可。
权利要求
1.可控温流体动态模拟试验设备，其特征在于，由支架(11)、电机(1)、变速装置(2)、旋转轮鼓(3)、蓄水容器(12)、挡板(5)和恒温装置(8)构成，电机(1)垂直固定在支架(11)上；电机(1)下方的输出轴联结到电机(1)下方固定在支架(11)上的变速装置(2)上；变速装置(2)的输出轴联结到旋转轮鼓(3)上；旋转轮鼓(3)位于蓄水容器(12)中央，旋转轮鼓(3)底端距蓄水容器(12)底面50-100mm；挡板(5)等距垂直粘接在蓄水容器(12)内壁；恒温装置(8)出水管(9)联结到蓄水容器(12)的入水口(15)上，恒温装置(8)入水管(10)联结到蓄水容器(12)的出水口(16)上。
2.根据权利要求1所述的可控温流体动态模拟试验设备，其特征在于，旋转轮鼓(3)的形状为六棱柱体。
3.根据权利要求1所述的可控温流体动态模拟试验设备，其特征在于，长为75-225mm、宽为25-120mm的测试试样(14)由四个螺钉(17)固定在旋转轮鼓(3)柱面中央位置。
4.根据权利要求1所述的可控温流体动态模拟试验设备，其特征在于，蓄水容器(12)是方形有机玻璃容器。
5.根据权利要求1所述的可控温流体冲动态拟试验设备，其特征在于，变速装置(2)是变速箱。
6.根据权利要求1所述的可控温流体冲动态拟试验设备，其特征在于，挡板(5)是4-8块。
全文摘要
可控温流体动态模拟试验设备属于材料性能测试技术领域。该设备由电机、无级变速装置、固定试样的旋转轮鼓、蓄水容器和恒温装置构成。海水注入到恒温装置中，达到温度要求后，开启水泵，把海水通入蓄水容器，等到蓄水容器中的海水温度达到要求并稳定后，打开电机，轮鼓开始旋转，即产生一等温度下的试样与海水的相对运动。在动态模拟试验中，海水温度在室温－60℃范围内变化，能够研究海水温度的影响。通过调整人造海水介质参数，方便地研究海水pH值、盐度、溶解物质等对材料损伤行为的影响。本试验设备适用于测试评价所有与海水有相对运动的材料，除了舰船结构材料及其防护涂层材料外，还有海水冷却管道等材料及其防护涂层材料。
文档编号G01N19/00GK1808098SQ20051013680
公开日2006年7月26日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者张占平, 齐育红, 刘德良, 罗晓亮, 马永庆 申请人:大连海事大学