极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置的制作方法

文档序号:16765542发布日期:2019-01-29 17:58阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,包括:

极地低温环境箱(5),开展极地环境下的船体摩擦碰撞性能测试,实现极地低温环境的保温及温度控制;

低温碰撞测试模块(1),设置在所述极地低温环境箱(5)中,工作环境温度受所述极地低温环境箱(5)控制;所述低温碰撞测试模块(1)测试低温环境下不同船体型线在不同航速下的航行性能、船体与冰层之间的摩擦阻力,以及测试极地环境下船体与冰山、冰川在不同速度、不同温度下的碰撞冲击载荷;

低温摩擦加载模块(2),施加设定载荷在待测工件上,控制待测工件按照设定速度在冰面上往复移动,测试低温环境下材料与冰面的摩擦磨损性能;

低温制冰模块(3),按照不同的海水成分配比配制实验海水以及按照设定的程序和冷却速度制取不同海域、不同厚度、不同硬度的海冰;

低温制冷系统(4),与所述极地低温环境箱(5)和所述低温制冰模块(3)连接,采用冷风循环和冷媒流动实现极地低温环境;

控制极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试的控制系统(6),其与所述低温碰撞测试模块(1)、所述低温制冰模块(3)和所述极地低温环境箱(5)连接;所述控制系统(6)提供界面选择不同的测量程序和模式,对极地低温环境中的温度、载荷、移动速度、摩擦力等参数进行监测并按照设定参数进行控制,记录设备的运行参数并产生相应的测试结果。

2.如权利要求1所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述的极地低温环境箱(5)为密闭空间,所述极地低温环境箱(5)的箱体为具有保温隔热功能的发泡聚氨酯板拼接结构体,该箱体上开设具有保温作用的对开门,箱体的上部开设上部维修吊装盖板,箱体的四周开有若干个具有防结霜作用的观察窗;

所述极地低温环境箱(5)的箱体内设置有照明装置和摄像装置,该摄像装置与所述控制系统(6)连接,该控制系统(6)实时存储该摄像装置所摄制的图像。

3.如权利要求1或2所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述极地低温环境箱(5)的温度在80℃至-80℃之间,和/或降温速度在1℃/min至5℃/min之间。

4.如权利要求2所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述发泡聚氨酯板的厚度设置为100mm~200mm。

5.如权利要求1所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述低温碰撞测试模块(1)包含:

拖拽支架(105),与支架横担(110)相配合以固定所述低温碰撞测试模块(1);

支撑座(130),其外部装有隔热层(145),内部安装有加热器(160);所述加热器(160)与所述控制系统(6)连接;

缠绕筒(140),设置在所述支撑座(130)上;

拖拽步进电机(115),与所述控制系统(6)连接;所述拖拽步进电机(115)通过拖拽变速箱(120)、接触板(125)与所述缠绕筒(140)连接;

拖拽绳(135),绕过导向滚轮(185)与测试船体(195)连接;所述拖拽步进电机(115)带动所述拖拽绳(135)转动,所述缠绕筒(140)将所述拖拽绳(135)缠绕至所述缠绕筒(140)表面;

丝杆(165),设置在所述支撑座(130)上;所述丝杆(165)通过拖拽变速箱(120)、接触板(125)与所述拖拽步进电机(115)连接;所述丝杆(165)上设置有滑块(150);

导杆(155),设置在所述支撑座(130)上;所述滑块(150)在所述导杆(155)上往复移动;

设置在所述支撑座(130)上的两个限位开关,与所述控制系统(6)连接;两个限位开关限制所述滑块(150)上的限位板(170);

拖拽传感器(190),与绕过导向滚轮(185)的所述拖拽绳(135)连接;所述拖拽传感器(190)与所述控制系统(6)连接。

6.如权利要求5所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述拖拽步进电机(115)的转速不超过3000转/分钟,功率为0.5 ~ 15KW;

所述拖拽变速箱(120)的变速比为1:5 ~ 1:80。

7.如权利要求1所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述低温摩擦加载模块(2)包含:

导轨座(203),与两个固定横板相配合,以连接所述低温摩擦加载模块(2);所述导轨座(203)下方设置有若干个导轨支撑脚(205),上方设置有齿条(204);

传动齿轮(206),与所述齿条(204)相配合;

往复摩擦加载单元(208),通过所述传动齿轮(206)的转动以按照设定速度移动;所述往复摩擦加载单元(208)侧面设置有测距定位板(207);

红外测距仪(202),与所述测距定位板(207)相配合对所述往复摩擦加载单元(208)进行定位;

用于保护低温摩擦加载模块(2)免受损坏的防撞缓冲垫(209),设置在沿着往复摩擦加载单元(208)移动所在方向的两侧。

8.如权利要求7所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述往复摩擦加载单元(208)包含:

测试件固定法兰(236),用于安装待测工件;

加载步进电机(230),控制测试工件加载力;

加载安装底板(235),其上固定有加载丝杆(223)、加载导向杆(220)、往复移动步进电机(229)、往复移动变速箱(233)、往复移动位移传感器(232);其中,所述加载步进电机(230)通过加载同步带轮(227)带动加载同步带(226)、加载丝杆(223)转动;所述往复移动位移传感器(232)监测所述往复摩擦加载单元(208)的位置;所述传动齿轮(206)通过往复移动齿轮轴(234)、往复移动变速箱(233)与所述往复移动步进电机(229)连接,带动所述往复摩擦加载单元(208)进行往复移动;

加载横梁(224),与所述加载丝杆(223)连接,所述加载丝杆(223)的转动会带动所述加载横梁(224)沿着所述加载导向杆(220)上下移动;

加载固定板(228),与所述加载丝杆(223)连接;

加载位移传感器(221),与所述加载横梁(224)连接;

加载压力传感器(231),与所述加载横梁(224)连接;

加载箱保温层(222),包覆在所述往复摩擦加载单元(208)外部,隔离往复摩擦加载单元(208)的箱体与所述极地低温环境箱(5)的低温;所述加载箱内安装有加热装置,保证箱体内电气元件在低温环境中正常工作。

9.如权利要求1所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述低温制冰模块(3)包含:

用于存储海水并作为制冰开展空间的低温水槽(301),设置在所述极地低温环境箱(5)内;所述低温水槽(301)内部安装有冷媒交换器(302)和曝气装置(304);其中,所述曝气装置(304)对低温水槽(301)内的海水进行曝气,对海水进行搅拌混合,对低温水槽(301)内海水的温度控制;

低温制冷压缩模块机组(311),通过若干个阀门与所述冷媒交换器(302)连接,利用冷媒交换器(302)中的制冷剂流动,对低温水槽(301)中的海水降温,通过控制该制冷剂的温度,控制海水的降温速度;所述低温制冷压缩模块机组(311)通过若干个与液氮接入口(315)连接,对极地低温环境箱(5)内温度的降温和控制;

设置在极地低温环境箱(5)内的喷雾装置(303),设置在低温水槽(301)上部,在低温环境下在低温水槽(301)内均匀喷雾,通过极地低温环境箱(5)内的低温在低温水槽(301)中均匀制冰;

海水混合装置(305),与所述低温水槽(301)连接;所述海水混合装置(305)通过阀门与排水口(312)连接;

循环水泵(307),与所述海水混合装置(305)连接;

过滤装置(308),分别与所述循环水泵(307)、天然海水口(313)/淡水口(314)连接;

加药装置(306),通过阀门与所述海水混合装置(305)连接;

冷风循环系统(309),设置在所述极地低温环境箱(5)内,对极地低温环境箱(5)内气氛进行循环和控制;所述冷风循环系统(309)与所述低温制冷压缩模块机组(311)连接;

冷风气氛交换器(310),设置在所述极地低温环境箱(5)内;所述冷风气氛交换器(310)与所述低温制冷压缩模块机组(311)连接。

10.如权利要求9所述的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置,其特征在于,

所述低温水槽为(301)敞口水槽,水槽侧壁的斜度为5°~15°;

所述低温水槽(301)长度设置为1m ~ 100m,宽度设置为0.5m ~ 50m,深度设置为0.5m ~ 5m。

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