一种海洋污损生物剪切强度测试装置

1.本实用新型涉及海洋工程测试装置领域，尤其涉及一种海洋污损生物剪切强度测试装置。


背景技术：

2.海洋中牡蛎、贻贝、藤壶等典型污损生物易附着在船舶、浮标、海底管线、海工平台、养殖设施等海工设施上，造成海工设施危害和使用寿命缩短。如船底附着生物可增加船舶航行阻力、加剧腐蚀船舶；生物在吸、排水管道内大量生长会阻塞管道；大量生物附着使石油平台遭受破坏等。据统计，海洋生物污损每年造成的经济损失高达7亿美元，给人类海洋开发造成严重的经济损失。因此海洋污损生物附着规律及清除技术是海洋开发迫切需要解决的问题。
3.目前，海洋污损生物的防除方法主要有三种：化学防除、生物防除和物理防除。化学防除虽然效果明显，但是所添加的化学药剂或者重金属也会毒杀其他生物，破坏海洋环境；生物防除虽然环保，但是效率低下；物理防除使用时间最早，清除方式也多种多样，但一般是固定时间清除，难以把握最佳清除时间，成本较大。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种海洋污损生物剪切强度测试装置，以解决上述背景技术中存在的一个或多个技术问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种海洋污损生物剪切强度测试装置，包括工作台、驱动模块、推拉力计、刀具、挂样结构和安装座，所述驱动模块和所述安装座分别设在所述工作台的两端，所述挂样结构设在所述安装座上，所述推拉力计的一端与所述驱动模块的输出端连接，所述推拉力计的另一端与所述刀具连接；所述挂样结构用于装夹海洋污损生物，所述驱动模块用于驱动所述刀具靠近所述挂样结构并对海洋污损生物施加力，所述推拉力计用于检测所述刀具所受到的阻力。
7.优选的，还包括支撑板，所述支撑板设在所述安装座和所述驱动模块之间，所述刀具的刀柄部穿过所述支撑板。
8.优选的，所述驱动模块包括第一滚珠丝杆模组和步进电机，所述第一滚珠丝杆模组设在所述工作台的一端，所述推拉力计设在所述第一滚珠丝杆模组的活动端，所述步进电机的转轴与所述第一滚珠丝杆模组的输入端通过联轴器相连接。
9.优选的，所述驱动模块还包括上位机，所述上位机与所述推拉力计的输出端电连接。
10.优选的，所述驱动模块还包括两相数字式步进驱动器，所述两相数字式步进驱动器用于控制所述步进电机。
11.优选的，所述安装座包括第二滚珠丝杆模组和手轮，所述第二滚珠丝杆模组设在
所述工作台的另一端，所述手轮与所述第二滚珠丝杆模组的输入端连接，所述挂样结构设在所述第二滚珠丝杆模组的活动端。
12.优选的，所述安装座还包括z轴升降机构和升降支撑架，所述z轴升降机构设在所述工作台的另一端，所述升降支撑架设在所述z轴升降机构的升降端，所述第二滚珠丝杆模组设在所述升降支撑架上。
13.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过驱动模块驱动刀具对挂样结构上的海洋污损生物施加切割力，同时通过推拉力计对刀具所受的阻力进行实测，以测出刀具所受力的实时数据和峰值，从而对海洋污损生物在不同长周期下的剪切强度进行测试，研究海洋污损生物最优的清除时间和方式，来对海洋污损生物的清除提供科学的依据和风险预判。
附图说明
14.附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。
15.图1是本实用新型其中一个实施例的整体结构示意图；
16.图2是本实用新型其中一个实施例的第一滚珠丝杆模组的整体结构示意图；
17.图3是本实用新型其中一个实施例的第一滚珠丝杆模组的内部结构示意图；
18.图4是本实用新型其中一个实施例的升降支撑架的整体结构示意图；
19.图5是本实用新型其中一个实施例的第二滚珠丝杆模组的整体结构示意图。
20.其中：工作台15、推拉力计10、刀具12、挂样结构1305、支撑板11、第一滚珠丝杆模组9、步进电机6、上位机5、减速器7、两相数字式步进驱动器4、第二滚珠丝杆模组13、z轴升降机构14、升降支撑架1307、电源模块1、开关2、控制器3、第一连接板901；第一滚珠丝杆903；第一轴承支座904；第一联轴器905；第一导轨906、902；固定平台907；第一滑块908；第一丝杆螺母副909、手轮1301、第二联轴器1302、第二轴承支座1303、第二滚珠丝杆1304、第二连接板1305、第二导轨1306、第二滑块1308、第二丝杆螺母副1309。
具体实施方式
21.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
22.本实施例的一种海洋污损生物剪切强度测试装置，参考附图1，包括工作台15、驱动模块、推拉力计10、刀具12、挂样结构1305和安装座，驱动模块和安装座分别设在工作台15的两端，挂样结构1305设在安装座上，推拉力计10的一端与驱动模块的输出端连接，推拉力计10的另一端与刀具12连接；挂样结构1305用于装夹海洋污损生物，驱动模块用于驱动刀具12靠近挂样结构1305并对海洋污损生物施加力，推拉力计10用于检测刀具12所受到的阻力。
23.本实施例通过通过驱动模块驱动刀具12对挂样结构1305上的海洋污损生物施加切割力，同时通过推拉力计10对刀具12所受的阻力进行实测，以测出刀具12所受力的实时数据和峰值，从而对海洋污损生物在不同长周期下的剪切强度进行测试，研究海洋污损生物最优的清除时间和方式，来对海洋污损生物的清除提供科学的依据和风险预判。
24.优选的，还包括支撑板11，支撑板11设在安装座和驱动模块之间，刀具12的刀柄部
穿过支撑板11。由此，数显推拉力计10的测力端和刀具12的刀柄部通过螺纹进行连接，通过支撑板11对刀具12的刀柄部起到支撑作用，使得刀具12对海洋污损生物的施力更可靠。
25.优选的，参考附图2和3，驱动模块包括第一滚珠丝杆模组9和步进电机6，第一滚珠丝杆模组9设在工作台15的一端，推拉力计10设在第一滚珠丝杆模组9的活动端；具体地，第一滚珠丝杆模组9包括第一连接板901、第一导轨906、902、第一滚珠丝杆903、第一轴承支座904、第一联轴器905、固定平台907、第一滑块908和第一丝杆螺母副909，第一导轨906、902以刀具12前进的方向平行设置在固定平台907上，第一轴承支座904设在固定平台907上，第一滚珠丝杆903的两端活动连接于第一轴承支座904且第一滚珠丝杆与第一导轨906、902平行设置，第一滑块908设在第一连接板901的底部并与第一导轨906、902滑动配合第一丝杆螺母副连接于第一连接板901的底部并与第一滚珠丝杆903啮合。步进电机6的转轴与第一滚珠丝杆903的一端通过第一联轴器905相连接，推拉力计10设在第一连接板901上，由此，通过步进电机6驱动第一滚珠丝杆903的转动，第一丝杆螺母副与第一滚珠丝杆啮合，带动第一连接板901前后移动，从而使推拉力计10和刀具12作靠近或远离挂样结构1305的方向移动，实现对海洋污损生物施加切割力，进而获取海洋污损生物的剪切强度。步进电机6的转轴与第一滚珠丝杆903的一端之间还设有减速器7。
26.优选的，驱动模块还包括上位机5，上位机5与推拉力计10的输出端电连接。由此，推拉力计10通过数据端口传输至上位机5，通过上位机5可对推拉力计10所受的力进行记录、存储、生成数据表和分析图像。
27.优选的，驱动模块还包括两相数字式步进驱动器4，两相数字式步进驱动器4用于控制步进电机6。为了实现完整的电路控制，本实施例还包括电源模块1、开关2、控制器3，电源模块1用于对步进电机6的供电，电源模块1分别与步进电机6和开关2电连接，控制器3的一端与开关2电连接，另一端与两相数字式步进驱动器4电连接，由此实现对步进电机6的驱动及控制。本实施例的控制器3采用型号为dkc-y100控制器3，稳定可靠，控制精度高，电机运行平稳，噪音小，可以实现各种复杂定位功能和非定位功能。两相数字式步进驱动器4采用hmdc50a40驱动器4，采用32 位电机控制专用 dsp 芯片，使得不经电机运行更平稳，从而更好地提高了步进电机6运转精度，进而实现精确的检测出刀具12收到的阻力。
28.优选的，参考附图4和5，安装座包括第二滚珠丝杆模组和手轮1301，第二滚珠丝杆模组13设在工作台15的另一端，手轮1301与第二滚珠丝杆模组13的输入端连接，挂样结构1305设在第二滚珠丝杆模组13的活动端。
29.进一步的，安装座还包括z轴升降机构14和升降支撑架1307，z轴升降机构14设在工作台15的另一端，升降支撑架1307设在z轴升降机构14的升降端，第二滚珠丝杆模组13设在升降支撑架1307上。
30.具体地，第二滚珠丝杆模组13包括第二联轴器1302、第二轴承支座1303、第二滚珠丝杆、第二连接板1305、第二导轨1306、第二滑块1308以及第二丝杆螺母副1309，第二导轨1306以刀具12前进的方向垂直设置在升降支撑架1307上，第二轴承支座1303设在升降支撑架1307上，第二滚珠丝杆的两端活动连接于第二轴承支座1303且第二滚珠丝杆1304与第二导轨1306平行设置，第二滑块1308设在第二连接板1305的底部并与第二导轨1306滑动配合，第一丝杆螺母副连接于第二连接板1305的底部并与第二滚珠丝杆啮合。手轮1301的转轴与第二滚珠丝杆的一端通过第二联轴器1302相连接，挂样样板设在第二连接板1305上。
由此，通过转动驱动第二滚珠丝杆的转动，第二丝杆螺母副与第二滚珠丝杆1304啮合，带动第二连接板1305前后移动，从而使挂样样板沿刀具12的左右方向移动，并通过z轴升降器进行z轴方向上的移动，即可对挂样样板的位置进行调节，从而使刀具12对准切割位置。
31.以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。