一种海洋环境模拟装置的制作方法

本实用新型涉及一种工程耐久性检测研究领域中的模拟装置，具体指的是一种海洋环境模拟装置。

背景技术：

海洋中蕴含丰富的资源。同时，随着科技进步和陆地资源的逐渐匮乏，人类逐渐认识到海洋资源的开发利用拥有无法估量的经济价值与战略意义。然而海洋资源的开发需要工程构件长时间、安全地服役在海洋环境下，与陆地相比，海洋环境存在着巨大的静水压力，此外，海水盐溶液浓度、浓度、温度、pH值等因素也与不用于陆地环境，具有其独特的环境特性。

因此随着对海洋资源的探索与开发，海洋环境对材料和构件的腐蚀问题已引起人们的关注，这种服役环境的变化使得在正常环境下具有优良综合性能的材料往往在海洋环境中并不适用，其耐蚀性及力学性能会发生显著的变化。巨大静水压力的存在又使得服役在海洋中构件的维修和更换很难进行，任何可能的构件腐蚀破坏及与之相关的功能退化现象在海洋环境中都可能导致严重的工程事故，所以海洋环境对构件结构和力学性能可靠性的要求要远远高于陆地。

随着海洋工程的不断建设，如跨海大桥、海底隧道、海洋石油平台、大型水下实验装置等，对服役在海洋环境下构件性能的要求也越来越高，往往要考虑强度、韧性、耐蚀性等综合性能，因此针对深海环境中的腐蚀行为及与之相关的力学性能退化的研究，就显的非常必要，也更符合工程实际，成为人类进行深海资源开发过程中必须解决的一个重要课题。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有技术的上述不足，提出了一种海洋环境模拟装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种海洋环境模拟装置，包括实验箱体，所述实验箱体的内部具有一个收容海水的实验舱，实验舱的上部具有封盖，所述实验舱的下部设有一层用于置放检测物品的分隔网，该实验箱体上设有用于调节模拟出海洋环境的环境控制单元、和用于实验舱内的检测模拟海洋环境的环境检测单元，所述环境控制单元包括设置在实验舱的分隔网下侧的环形加热管、设于环形加热管的下方用于驱动模拟海水流动的水扇、安装在实验箱体底部的变频伺服电动机和用于给实验舱施加气压的压力泵，所述的压力泵通过作业泵入管连通于实验舱内，且作业泵入管安装在封盖上。

优选地，所述实验舱的下底部的一侧设有一个带阀门的出水口。

优选地，所述环境控制单元还包括可以鼓出高压气源的气瓶，所述气瓶的输气管密封安装在所述实验舱的下底部的另一侧。

优选地，所述的环境检测单元包括安装在实验舱内的热敏探头、压强探头和浓度探头。

优选地，所述实验箱体的底部安装有可伸缩支架和滚轮。

优选地，所述封盖上安装有压力安全阀、报警器和危险指示灯。

优选地，所述实验箱体前侧部上还安装有中央控制单元，中央控制单元包括包括内置微型计算机、显示屏和人机交互平台。

所述热敏探头、压强探头和浓度探头的探头外表面都采用防腐材料制成。

所述环境控制单元包括离子浓度调节装置、压力调节装置、温度调节装置和水流调节装置。本实用新型通过环境检测单元实时探测箱体内各环境水平，由中央控制单元显示，并可通过环境控制单元根据不同需要调整箱内环境水平，可以准确模拟不同海洋环境对工程构件劣化程度产生的影响，最终可以得到其破坏损伤机理，为今后的实际工程提供准确的设计数据和施工方案。

离子浓度调节装置主要根据检测海水浓度的浓度探头来进行，根据浓度探头的检测结果来调节加入的海水浓度。压力调节装置主要通过压力泵和气瓶进行，压力泵能够调节实验舱施加到一定的压力，而气瓶能够完成补气稳压的作业，保证实验舱内的稳定的气压，保证实验的准确性。水流调节装置主要通过变频伺服电动机带动上方的水扇转动来实现内部的海水流动，温度调节装置主要通过环形加热管来实现，环形加热管能够通电后能够对实验舱内的海水进行加热，进而调节温度。环形加热管连接于中央控制单元的内置微型计算机。

所述人机交互平台包括仪器开关和各环境调节器，以控制仪器运行；所述数据处理系统由内置微型计算机构成，负责收集环境检测信息，并将其传输至显示屏；所述危险控制系统包括危险指示灯、报警器和自动断电系统。在仪器发生短路、超压等危险时，危险指示灯亮起，报警器报警，仪器自动断电。

与现有技术相比，本实用新型的海洋环境模拟装置结构简洁，具有压力、温度、离子浓度控制精确，各个控制元件配合良好的优点，本实用新型不仅可以较完善的模拟不同海洋环境，并且无有害气体、液体等污染排放，可以达到环保要求，同时保证设备使用安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的外部的结构示意图；

图3为本实用新型的内部的立体结构图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对实用新型进行详细的说明。

如图1所示，本实用新型提出的一种海洋环境模拟装置，包括实验箱体1，实验箱体1的内部具有一个收容海水的实验舱，实验舱的上部具有封盖5，实验舱的下部设有一层用于置放检测物品的分隔网21，该实验箱体1上设有用于调节模拟出海洋环境的环境控制单元2、和用于实验舱内的检测模拟海洋环境的环境检测单元3，环境控制单元2包括设置在实验舱的分隔网21下侧的环形加热管15、设于环形加热管15的下方用于驱动模拟海水流动的水扇16、安装在实验箱体1底部的变频伺服电动机17和用于给实验舱施加气压的压力泵9，压力泵9通过作业泵入管连通于实验舱内，且作业泵入管安装在封盖5上。

实验舱的下底部的一侧设有一个带阀门的出水口22。环境控制单元2还包括可以鼓出高压气源的气瓶10，气瓶10的输气管14密封安装在实验舱的下底部的另一侧。环境检测单元3包括安装在实验舱内的热敏探头11、压强探头12和浓度探头13。实验箱体1的底部安装有可伸缩支架23和滚轮24。封盖5上安装有压力安全阀6、报警器7和危险指示灯8。实验箱体1前侧部上还安装有中央控制单元4，中央控制单元4包括包括内置微型计算机18、显示屏19和人机交互平台20。

实验箱体1包括实验舱和封盖5，圆形的实验舱1上部开口与封盖5为一体式开闭结构。实验舱1的内侧底部装有分隔网21，实验舱1的外侧底部装有出水口22、可伸缩支架23和滚轮24。封盖5的顶部部有压力安全阀6、报警器7和危险指示灯8。 环境控制单元2包括压力泵9、气瓶10、环形加热管15和水扇16由变频伺服电动机17驱动。

以上压力泵9为独立结构，由气管与封盖5连接，气瓶10为独立结构，由气管与实验舱1连接；环形加热管15和水扇16均位于实验舱内侧下部；变频伺服电动机17位于实验舱1外侧底部。各环境控制单元均由调节器（未在图中显示）连接至中央控制单元4，以控制其运行参数。

环境检测单元3包括热敏探头11、压强探头12和浓度探头13，均位于实验舱1内侧，实时实验舱1内部环境变化，并将数据通过线路传输至中央控制单元。

中央控制单元4包括内置微型计算机18、显示屏19和人机交互平台20，位于实验舱1外侧前部。人机交互平台20包括各环境控制单元调节器。

下面以模拟海水深度为200m、温度为15℃、浓度设定为饱和状态海洋环境的对钢筋混凝土结构的影响为例，对本实用新型的具体工作过程作具体说明如下：

实验前将模拟装置底部可伸缩支架23支起保证装置稳定，并将配置好的海水盐溶液倒入实验舱1内，将钢筋混凝土试块放置在分隔网21上，关闭封盖5，将压力安全阀6打开，接通模拟装置电源。

打开位于人机交互平台20上的模拟装置开关，并设定实验环境如下：

在压力控制器中设定200m海水压强；在温度控制器中设定温度为15℃；在浓度控制器中设定浓度为饱和状；开启水扇，并将转速设定为慢速；设定环境偏差阙值为正负2%；设定实验持续时间10h；打开实验开关，实验开始。

此时内置微型计算机18将数据传输至个环境控制器，各环境控制其开始工作。当热敏探头11、压强探头12和浓度探头13分别检测到实验舱1内部环境达到预设定实验环境时，各环境控制器除水扇外停止工作；当任意探头测得环境偏差高于预设定阙值时，相应环境控制器开始工作；当到达预设定实验时间后，模拟装置自动停止。

在实验过程中，若模拟装置发生短路、超压等危险时，危险指示灯8亮起，报警器7报警，仪器自动断电。

实验结束后，打开安全阀6，待实验舱1内部压强稳定后，打开出水口22，待实验液体排干后开启封盖5，取出钢筋混凝土试样，进行相应的数据分析和进一步的研究。

本实用新型以上实施例的压力值、温度值、浓度值和水扇16转速可以根据需要的海水环境的不同进行调节，使用方便，能够较为真实地模拟深度达0-300m的不同海水环境。

上述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利和保护范围应以所附权利要求书为准。