CN107505254B - 一种多区带海洋环境综合模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，试样架设于环境试验舱主体内，与动力系统连接，并在动力系统驱动下做旋转及升降动作。动力系统中，水平接触器及与之匹配的升降电机位置固定，垂直接触器及与之匹配的内外传动轴变速器、内外传动轴旋转电机随内外传动轴的升降一起动作，外传动轴上连有试样架，内传动轴上连有同轴反转螺旋桨。本发明内外传动轴的旋转及升降动作由与之匹配的电机控制，实现同步升降、独立旋转，并分别带动试样架和同轴反转螺旋桨。结合大气环境模拟系统和溶液环境模拟系统，实现多区带海洋环境的自动控制和模拟试验，同时综合多种试验功能于一体，满足热带海洋环境下材料腐蚀和老化性能的快速测试和有效评价。

Description

一种多区带海洋环境综合模拟试验装置

技术领域

本发明属于环境试验与观测技术领域，涉及材料腐蚀与老化性能的室内模拟试验，以及试验环境的监测和控制技术，特别是一种多区带海洋环境的综合模拟试验装置。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的物产和资源，同时它也是全球经贸往来的重要航道。随着人类对海洋开发和利用的不断深入，海洋装备和设施的失效问题日益凸显。特别是热带海域，如我国南海、印度洋等，由于这些海域有着风大浪急、温度高、湿度高、盐度高、太阳辐照强等严酷的气候特点，装备和设施的海洋环境腐蚀和老化耐受性面临严峻的考验。开展材料在特定海洋环境下的腐蚀和老化试验是积累材料适应性数据，掌握其失效规律的必要手段。尽管实海试验能够真实、准确的反应材料的实际环境效应，但存在试验周期长、工作量大、投入成本高的缺点。因此，设计开发一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，可为材料腐蚀和老化性能的快速测试和有效评价提供技术手段。

海洋环境区带包括大气区、飞溅区、潮差区和全浸区等，其环境条件具有各自的特征，试验装置需能够对各个区带环境特征分别进行准确的模拟。专利CN104155233B公开了一种模拟浪花飞溅区的试验装置，通过包覆了吸水材料包覆层的浪花生成装置的旋转产生飞溅溶液颗粒。专利CN102680385B公开了一种海洋飞溅环境模拟试验装置，采用了喷头和飞溅板模拟飞溅效果。专利CN2421640Y设计的模拟海洋环境试验装置特征在于箱体内部设置造波器，造波器有一板，通过偏心轮带动下的往复运动造浪，利用试片在试片架上的安装位置，实现不同海洋区带的模拟。专利CN103091236A通过蓄水箱和腐蚀水箱中液位的潮汐控制模拟潮差区。专利CN202494622U公开了一种用于模拟潮差环境的加速腐蚀试验装置，借助试样架的垂直升降周期和频率的控制实现间浸效果。专利CN106124394A提出了一种模拟海洋环境加速腐蚀试验装置，利用边缘带齿的叶轮叶片旋转拍打试验介质产生浪花并搅拌液体运动，通过腐蚀试验箱内液位、叶片转速、试样架高度的综合调节，实现飞溅区、潮差区、全浸区的同时模拟。上述专利所述的装置存在的缺陷为：在模拟各海洋区带环境时方法过于简单、机械，所揭示的试验规律与实际环境下的相关性不高；忽略了环境盐度、紫外辐照、海风、海水流动等影响材料腐蚀和老化性能的关键因素，不能准确模拟热带海洋环境特征；功能单一，除模拟各区带海洋环境试验外，无法实现高温高湿、盐雾、紫外辐照、冲刷腐蚀试验功能。

发明内容

本发明为克服现有环境试验装置和技术的缺陷，旨在提供一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，实现多区带海洋环境的自动控制和模拟试验，同时综合高温高湿、盐雾、紫外辐照、冲刷腐蚀试验功能于一体，满足热带海洋环境下材料腐蚀和老化性能的快速测试和有效评价。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，包括：用于形成独立封闭空间的环境试验舱主体、位于环境试验舱主体内的试样架、位于环境试验舱主体外部上方的动力系统；

所述环境试验舱主体上部为大气环境试验舱，下部为溶液环境试验舱，环境试验舱主体内上下对应设置大气环境模拟系统、溶液环境模拟系统，大气环境试验舱设置了带有观察窗的舱门；

所述试样架轴向竖直设于环境试验舱主体内，与动力系统连接，并在动力系统驱动下做旋转及升降动作；

所述动力系统包括内外传动轴、水平接触器、垂直接触器、接触转换器、升降电机、内外传动轴变速器、内外传动轴旋转电机；

在环境试验舱主体外部，内外传动轴与水平接触器和垂直接触器相连，水平接触器及与之匹配的升降电机位置固定，垂直接触器及与之匹配的内外传动轴变速器、内外传动轴旋转电机随内外传动轴的升降一起动作，内外传动轴在升降和旋转动作间的切换由水平接触器、垂直接触器和接触转换器实现；

内外传动轴竖直伸入环境试验舱主体内，并在外传动轴上连有试样架，内传动轴上、试样架的下方连有同轴反转螺旋桨，其顶层叶片与内传动轴直接相连，底层叶片设置在与内传动轴相连的圆盘上，且底层叶片倾斜角度大于顶层叶片；双层叶片的传动轴间由一组行星齿轮连接，实现反向旋转；

内外传动轴的旋转及升降动作由与之匹配的电机控制，实现同步升降、独立旋转，并分别带动试样架和同轴反转螺旋桨。

可选地，所述大气环境模拟系统包括：

用于调节舱内温度和干燥试样的加热风机和通风风机；

安装于大气环境试验舱外的用于调节舱内相对湿度或模拟盐雾环境的雾化泵；

设置于大气环境试验舱上的用于将雾化溶液送入大气环境试验舱的雾化喷头，雾化喷头与所述雾化泵相连，雾化泵由环境试验舱主体外的去离子水舱或补给液舱或同时由上述两舱抽取溶液，通过液体阀门控制抽液方式和抽液量；

用于监测舱内温度和相对湿度、并辅助控制加热风机、通风风机和雾化泵启停的大气温度计和湿度计；

上述大气环境模拟系统中，所述去离子水舱用于存放去离子水，舱壁上下分别设置进水阀门和排水阀门；所述补给液舱用于存放补给试验溶液，舱壁上下分别设置进液阀门和排液阀门。

可选地，所述补给液舱外设置有液位指示窗，一方面显示补给液液位高度，另一方面显示补给液浊度，用于判断是否需补充或更换补给液。

可选地，所述溶液环境模拟系统包括：

用于调节溶液温度的加热管；

安装于溶液环境试验舱外部的用于调节溶液溶氧量的气泵；

设置于溶液环境试验舱上的用于将氧气或氮气或其混合气体泵入溶液环境试验舱的气孔，气孔与所述气泵相连，气泵由混气瓶抽气，混气瓶与氧气和氮气相连，通过气体阀门控制进气方式和进气量；

用于监测溶液温度和溶氧量、并辅助控制加热管及气泵、气体阀门启闭的溶液温度计和溶氧量计。

可选地，所述试样架侧面设置若干安装杆，安装杆上设置一组带有套管的L型支座，支座上设置有绝缘隔套；支座末端设置螺纹，试样通过螺母固定在支座末端；支座套管可绕安装杆旋转，且支座套管和安装杆上开有多个固定螺孔，调整好支座的安装角度后，通过螺栓将支座固定在安装杆上。

可选地，所述试样架为圆台形，通过斜撑杆固定于外传动轴上。

可选地，所述外传动轴下部设有环绕外传动轴的水下UV-LED灯组，满足紫外辐照试验的需要，特别是实现了对浅表海水下的紫外辐照的模拟。

可选地，所述环境试验舱主体上増设限位器，内传动轴和外传动轴穿过限位器安装于环境试验舱主体上，限位器控制内传动轴和外传动轴的升降行程，使试样架按需要达到所需的大气试验高度、飞溅试验高度或浸润试验高度。

可选地，所述溶液环境试验舱上设抽水口，通过水泵与补给液舱相连，水泵在泵出溶液环境试验舱底部溶液的同时，也抽走舱底的腐蚀产物沉渣，保证试验舱的清洁；溶液环境试验舱与补给液舱相邻的舱壁上部设置连通阀门；溶液环境试验舱侧壁设有浮球液位传感器，辅助控制水泵和连通阀门的开启和关闭。

可选地，所述补给液舱靠近舱底处设置滤液格栅，将抽入的腐蚀产物沉渣隔离在舱底，而滤液可与补给液混合，循环使用；补给液舱底设计为向排液阀门倾斜的坡面，便于腐蚀产物沉渣的排出。

可选地，所述环境试验舱主体最外层为隔热保温层，内层采用一体式聚四氟乙烯内衬。

可选地，所述环境试验舱主体外设置有控制面板，用于试验程序的预设和各元器件的运行状态指示，实现试验流程的自动控制。试验程序采用模式化的设置方式，包括大气区试验模式、高温高湿试验模式、飞溅区试验模式、潮差区试验模式、全浸区试验模式和冲刷腐蚀试验模式。

可选地，所述内外传动轴变速器为无级变速器，可以根据试验类型和模拟环境的需要而任意改变传动轴的转速，从而使试样架和同轴反转螺旋桨获得所需的转速。

可选地，所述环境试验舱主体的底部设有万向轮，用于试验装置的移动。

本发明的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，与现有技术相比所产生的有益效果是：

本发明采用模式化的试验程序设置方式，实现了试验流程的自动控制，能满足多区带海洋环境的模拟和试验需要，同时集成了高温高湿、盐雾、紫外老化、冲刷腐蚀试验功能，特别是能够满足材料在热带海洋环境下腐蚀和老化性能的快速测试和有效评价；

本发明的试样架和同轴反转螺旋桨由内外传动轴带动，传动轴在升降和旋转动作间的切换由水平接触器、垂直接触器和接触转换器实现，内外传动轴的升降和旋转由各自的电机控制，旋转变速器采用无级变速，转速可任意改变。本发明的动力系统设计简单、结构紧凑、易于控制；

本发明充分考虑了各区带海洋环境的复杂性和严酷性，以雾化试验溶液的方式模拟高盐环境；以试样架在大气环境试验舱或溶液环境试验舱中的旋转模拟海风或海流环境，同时使干燥、喷淋和浸蚀效果更加均匀、充分；以环绕传动轴的水下UV-LED灯组代替现有技术设置于箱内侧壁的紫外灯管，对试样的辐照更均匀，而且除了可以进行海洋大气环境中的紫外辐照试验外，还可以模拟材料在浅表海水环境中受紫外辐照的情况；

本发明的同轴反转螺旋桨具有多重功能，在进行飞溅试验时，利用同轴反转螺旋桨在溶液表层的间歇式高速旋转，搅动并向斜上方甩脱溶液，配合圆台形的试样架及倾斜的试样固定方式，模拟浪花飞溅对试样的冲击，通过调节转速和间歇频率控制浪花飞溅强度。而且双层叶片底层叶片半径和倾斜角大于顶层叶片的结构设计既扩展了飞溅试验时的有效液位范围，避免液位波动对飞溅效果的影响，又保证了底层叶片处的飞溅溶液不受顶层叶片的阻挡，比现有技术更加真实准确；在进行浸润试验时，通过同轴反转螺旋桨的低速旋转搅拌溶液，使溶液各处浓度、温度、溶氧量保持均匀。另外，双层叶片同轴反转机构可以一定程度上消除传动轴上的扭矩，使内传动轴旋转电机工作更加稳定；

本发明的试样安装在圆台形试样架侧面安装杆的L型支座上，既能保证试样安装的牢固性，又能使试样各表面均暴露于环境中，不受遮挡。支座可通过套管绕安装杆自由旋转，且支座套管和安装杆上开有多个固定螺孔，可实现多种试样固定角度，满足多角度冲刷腐蚀试验的需要，所揭示的冲刷腐蚀规律更符合实际情况。

附图说明

附图1为本发明所述试验装置的外部结构示意图；

附图2为本发明所述试验装置的内部结构示意图；

附图3为传动轴、试样架和螺旋桨的局部结构示意图；

附图4为试样安装方式示意图。

图中各标号表示如下：

1、动力系统，2、大气环境试验舱，3、舱门，4、观察窗，5、溶液环境试验舱，6、电气设备舱，7、氧气阀门，8、氮气阀门，9、去离子水舱，10、控制面板，11、进水阀门，12、排水阀门，13、补给液舱，14、进液阀门，15、液位指示窗，16、排液阀门，17、万向轮，18、垂直接触器，19、外传动轴，20、接触转换器，21、水平接触器，22、限位器，23、加热风机，24、大气温度计，25、湿度计，26、水下UV-LED灯组，27、试样架，28、试样，29、内传动轴，30、同轴反转螺旋桨，31、隔热保温层，32、聚四氟乙烯内衬，33、溶液温度计，34、溶氧量计，35、加热管，36、气孔，37、混气瓶，38、气泵，39、内传动轴变速器，40、内传动轴旋转电机，41、外传动轴变速器，42、外传动轴旋转电机，43、升降电机，44、通风风机，45、雾化泵，46、去离子水调节阀，47、补给液调节阀，48、雾化喷头，49、连通阀门，50、浮球液位传感器，51、滤液格栅，52、腐蚀产物沉渣，53、装置电源，54、水泵，55、控制系统主机，56、斜撑杆，57、安装杆，58、螺母，59、支座，60、尼龙隔套，61、螺栓，62、固定螺孔，63、顶层叶片，64、底层叶片。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的多区带海洋环境综合模拟试验装置作以下详细说明。

实施例一：

如附图1-4所示，所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置主体由动力系统1、大气环境试验舱2、溶液环境试验舱5、电气设备舱6、去离子水舱9、补给液舱13组成。大气环境试验舱2外设置带有观察窗4的舱门3。去离子水舱外设置控制面板10，用于试验程序的预设和各元器件的运行状态指示。试验程序采用模式化的设置方式，包括大气区试验模式、高温高湿试验模式、飞溅区试验模式、潮差区试验模式、全浸区试验模式和冲刷腐蚀试验模式。补给液舱13外设置液位指示窗15，一方面显示补给液液位高度，另一方面显示补给液浊度，用于指示是否需补充或更换补给液。试验装置底部设置万向轮17，便于装置的移动。装置最外层设置隔热保温层31，保持试验舱内模拟环境的稳定性。试验舱内采用一体式聚四氟乙烯内衬32，保证装置的环境耐受性。电气设备舱6中承载电气设备，其中，控制系统主机55，用于试验程序的存储及装置各元器件的控制；装置电源53为装置的运行供电。

动力系统1包括外传动轴19、内传动轴29、水平接触器21、垂直接触器18、接触转换器20、升降电机43、外传动轴变速器41、内传动轴变速器39、外传动轴旋转电机42、内传动轴旋转电机40。水平接触器21及与之匹配的升降电机43位置固定，垂直接触器18及与之匹配的内传动轴变速器39、外传动轴变速器41、内传动轴旋转电机40和外传动轴旋转电机42随传动轴的升降而一起移动。内传动轴29和外传动轴19可实现同时升降和独立旋转，并分别带动试样架27和同轴反转螺旋桨30。内传动轴29和外传动轴19穿过限位器22与大气环境试验舱2和溶液环境试验舱5连通。限位器22控制外传动轴19的升降行程，使试样架27按需要达到大气试验高度、飞溅试验高度或浸润试验高度。试样架27为圆台形，通过斜撑杆56固定于外传动轴19上。试样架27侧面设置若干安装杆57，安装杆57上设置一组带有套管的L型支座59，支座59上设置有尼龙隔套60，保证试样与支座59间的绝缘。支座59末端设有螺纹，试样28通过螺母58固定在支座59末端。支座59套管可绕安装杆57旋转，且套管和安装杆57上开有固定螺孔62，通过螺栓61固定。同轴反转螺旋桨30的顶层叶片63与内传动轴29直接相连，底层叶片64设置在与内传动轴29相连的圆盘上，且底层叶片64倾斜角度大于顶层叶片63。双层叶片的传动轴间由一组行星齿轮连接，实现反向旋转。

试验开始前，打开舱门3，调节接触转换器20使水平接触器21结合、垂直接触器18分离，升降电机43开启，将试样架27提升至限位器22的大气试验高度，即如附图2所示的位置。将试样28套装在试样架27侧面安装杆57的支座59上，并用螺母58固定。调整支座59的安装角度，用螺栓61通过支座59和安装杆57上的固定螺孔62将支座59固定于所需的角度。打开进水阀门11，关闭排水阀门12，向去离子水舱9内注入去离子水。打开进液阀门14，关闭排液阀门16，向补给液舱13内注入试验溶液。

实施例二：

在进行大气区试验时，通过控制面板10将试验设置为大气区试验模式，设定润湿、干燥、紫外辐照和盐雾的单独试验或组合试验。设定各阶段的循环方式、持续时间和试验周期，设定各阶段内大气环境试验舱2的温度和湿度。设定外传动轴变速器41为低转速。

启动试验后，试样架27保持在大气试验高度。接触转换器20使水平接触器21分离、垂直接触器18结合，升降电机43和内传动轴旋转电机40处于关闭状态，外传动轴旋转电机42开启，外传动轴19带动试样架27按照设定转速旋转。在润湿阶段，加热风机23开启，为舱室加热。去离子水调节阀46开启，补给液调节阀47关闭，雾化泵45将去离子水雾化后经雾化喷头48喷淋至舱室，为舱室加湿。当大气温度计24和湿度计25监测的环境温、湿度达到设定值时，加热风机23和雾化泵45关闭；低于设定值时，重新开启。在干燥阶段，雾化泵45关闭，加热风机23和通风风机44开启，排湿并干燥试样。达到湿度设定值时，通风风机44关闭；达到温度设定值时，加热风机23关闭。温度降低、湿度升高时，加热风机23和通风风机44重新开启。在紫外辐照阶段，加热风机23、通风风机44和雾化泵45开启，调节环境温、湿度至设定值。水下UV-LED灯组26开启。在盐雾阶段，加热风机23开启，通风风机44关闭。去离子水调节阀46关闭，补给液调节阀47开启，雾化泵45将补给液（即试验溶液）雾化后经雾化喷头48喷淋至舱室。如需进行低浓度盐雾试验，则去离子水调节阀46和补给液调节阀47同时开启，雾化泵45将同时抽取试验溶液和去离子水，经混合雾化后喷淋至舱室。

试验结束后，外传动轴旋转电机42、加热风机23、雾化泵45和水下UV-LED灯组26关闭，通风风机44开启。

实施例三：

在进行高温高湿试验时，通过控制面板10将试验设置为高温高湿试验模式，设定大气环境试验舱2的温、湿度和溶液环境试验舱5的温度。

启动试验后，试样架27保持在大气试验高度。升降电机43、内传动轴旋转电机40和外传动轴旋转电机42均处于关闭状态。连通阀门49开启，试验溶液由补给液舱13注入溶液环境试验舱5。当浮球液位传感器50达到基准液位T线时，连通阀门49关闭。加热管35开启，当溶液温度计33监测的温度达到设定值时，加热管35关闭，由此辅助提升大气环境试验舱2的湿度，并保持稳定的湿热环境。加热风机23开启。去离子水调节阀46开启，雾化泵45将去离子水雾化后喷淋至舱室，并与大气温度计24和湿度计25共同调节大气环境试验舱2温、湿度保持在设定值。

试验结束后，加热风机23、雾化泵45和加热管35关闭，通风风机44开启。

实施例四：

在进行飞溅区试验时，通过控制面板10将试验设置为飞溅区试验模式，设定大气环境试验舱2的温、湿度，设定溶液环境试验舱5的温度和溶氧量，设定紫外辐照周期和时长，设定外传动轴变速器41为低转速、内传动轴变速器39至所需的高转速，设定内传动轴旋转电机40的启停频率。

启动试验后，连通阀门49开启，试验溶液由补给液舱13注入溶液环境试验舱5。当浮球液位传感器50达到T线时，连通阀门49关闭。加热风机23开启。去离子水调节阀46开启，雾化泵45将去离子水雾化后喷淋至舱室。当大气温度计24和湿度计25监测的环境温、湿度达到设定值时，加热风机23和雾化泵45关闭；低于设定值时，重新开启。加热管35开启，当溶液温度计33监测的温度达到设定值时，加热管35关闭；低于设定值时，重新开启。当溶氧量计34监测的溶氧量低于设定值时，氧气阀门7开启，氮气阀门8关闭，氧气进入混气室37，气泵38开启，通过溶液环境试验舱5底部的气孔36向溶液中泵入氧气，当溶氧量达到设定值时，气泵38关闭；当溶氧量计34监测的溶氧量高于设定值时，氧气阀门7关闭，氮气阀门8开启，氮气进入混气室37，气泵38开启向溶液中泵入氮气，当溶氧量达到设定值时，气泵38关闭。接触转换器20使水平接触器21结合、垂直接触器18分离，升降电机43开启，将试样架27降至限位器22的飞溅试验高度。此时同轴反转螺旋桨30的顶层叶片63位于上液位H线，底层叶片64位于下液位L线。随后，接触转换器20使水平接触器21分离、垂直接触器18结合，外传动轴旋转电机42开启，带动试样架27低速旋转；内传动轴旋转电机40按照设定频率间歇启停，带动同轴反转螺旋桨30按照设定转速旋转，制造浪花飞溅效果。水下UV-LED灯组26按照设定工作周期和时长开启和关闭。

溶液环境试验舱5按照预设时间间隔和单次时长（如24h和10min）进行溶液更新和舱室清洁。此时，水泵54开启，泵出舱底溶液至补给液仓13。在滤液格栅51的过滤下，腐蚀产物沉渣52沉积在补给液舱13底部，过滤溶液与补给溶液混合进入循环过程。连通阀门49开启，混合溶液由补给液舱13回流到溶液环境试验舱5。加热管35、气泵38、氧气阀门7或氮气阀门8开启，调节溶液温度和溶氧量。试验过程中，水泵54或连通阀门49也会自动启停以调整液位：当浮球液位传感器50高于H线时，水泵54开启；当浮球液位传感器50低于L线时，连通阀门49开启；当液位回复到T线时，水泵54或连通阀门49关闭。通过液位指示窗15，查看补给液舱13溶液液位和浊度，当溶液浊度增加或颜色变化时，开启排液阀门16，排空溶液和腐蚀产物沉渣52；当液位低于最低液位线时，开启进液阀门14，补充试验溶液。

试验结束后，加热风机23、雾化泵45、加热管35、气泵38和水下UV-LED灯组26关闭，通风风机44开启。外传动轴旋转电机42和内传动轴旋转电机40关闭，接触转换器20使水平接触器21结合、垂直接触器18分离，升降电机43开启，将试样架27提升至限位器22的大气试验高度。

实施例五：

在进行潮差区试验（或周期浸润试验）时，通过控制面板10将试验设置为潮差区试验模式，设定干燥和浸润的阶段持续时间和循环周期，设定干燥阶段大气环境试验舱2的温、湿度，设定浸润阶段溶液环境试验舱5的温度和溶氧量，设定紫外辐照周期和时长，设定外传动轴变速器41和内传动轴变速器39为低转速。

启动试验后，连通阀门49开启，试验溶液由补给液舱13注入溶液环境试验舱5。当浮球液位传感器50达到T线时，连通阀门49关闭。由加热风机23、雾化泵45、去离子水调节阀46、大气温度计24、湿度计25调整大气环境试验舱2温、湿度至设定值；由加热管35、气泵38、氧气阀门7、氮气阀门8、溶液温度计33和溶氧量计34调整溶液环境试验舱5溶液温度和溶氧量至设定值。在干燥阶段，试样架27保持在大气试验高度。接触转换器20使水平接触器21分离、垂直接触器18结合，外传动轴旋转电机42开启，内传动轴旋转电机40关闭，试样架27低速旋转。雾化泵45关闭，加热风机23和通风风机44开启，排湿并干燥试样。在浸润阶段，外传动轴旋转电机42关闭，接触转换器20使水平接触器21结合、垂直接触器18分离，升降电机43开启，将试样架27降至限位器22的浸润试验高度，此时试样架27上边缘处于L线。随后，接触转换器20使水平接触器21分离、垂直接触器18结合，外传动轴旋转电机42和内传动轴旋转电机40开启，试样架27和同轴反转螺旋桨30按照设定转速旋转。当浸润阶段结束时，动力系统1将试样架27重新提升至大气试验高度，进入下一个干燥—浸润循环周期。在此过程中，水下UV-LED灯组26按照设定的工作周期和时长开启和关闭。通过连通阀门49和水泵54的自动启停实现溶液更新、舱室清洁及液位调整。

试验结束后，加热风机23、雾化泵45、加热管35、气泵38和水下UV-LED灯组26关闭，通风风机44开启。外传动轴旋转电机42和内传动轴旋转电机40关闭，接触转换器20使水平接触器21结合、垂直接触器18分离，升降电机43开启，将试样架27提升至限位器22的大气试验高度。

实施例六：

在进行全浸区试验时，通过控制面板10将试验设置为全浸区试验模式，设定溶液环境试验舱5的温度和溶氧量，设定紫外辐照周期和时长，设定外传动轴变速器41和内传动轴变速器39为低转速。

启动试验后，连通阀门49开启，试验溶液由补给液舱13注入溶液环境试验舱5。当浮球液位传感器50达到T线时，连通阀门49关闭。由加热管35、气泵38、氧气阀门7、氮气阀门8、溶液温度计33和溶氧量计34调整溶液环境试验舱5溶液温度和溶氧量至设定值。动力系统1使试样架27降至浸润试验高度。接触转换器20使水平接触器21分离、垂直接触器18结合，外传动轴旋转电机42和内传动轴旋转电机40开启，试样架27和同轴反转螺旋桨30按照设定转速旋转。水下UV-LED灯组26按照设定工作周期和时长开启和关闭。通过连通阀门49和水泵54的自动启停实现溶液更新、舱室清洁及液位调整。

试验结束后，加热管35、气泵38和水下UV-LED灯组26关闭，动力系统1将试样架27提升至限位器22的大气试验高度。

实施例七：

在进行冲刷试验时，通过控制面板10将试验设置为冲刷腐蚀试验模式，设定溶液环境试验舱5的温度和溶氧量，设定外传动轴变速器41为所需的高转速、内传动轴变速器39为低转速。

启动试验后，连通阀门49开启，试验溶液由补给液舱13注入溶液环境试验舱5。当浮球液位传感器50达到T线时，连通阀门49关闭。由加热管35、气泵38、氧气阀门7、氮气阀门8、溶液温度计33和溶氧量计34调整溶液环境试验舱5溶液温度和溶氧量至设定值。动力系统1使试样架27降至浸润试验高度。接触转换器20使水平接触器21分离、垂直接触器18结合，外传动轴旋转电机42和内传动轴旋转电机40开启，试样架27和同轴反转螺旋桨30按照设定转速旋转。通过连通阀门49和水泵54的自动启停实现溶液更新、舱室清洁及液位调整。

实施例八：

试验结束后，加热风机23、雾化泵45、加热管35、气泵38和水下UV-LED灯组26关闭，通风风机44开启。外传动轴旋转电机42和内传动轴旋转电机40关闭，接触转换器20使水平接触器21结合、垂直接触器18分离，升降电机43开启，将试样架27提升至限位器22的大气试验高度。排液阀门16、水泵54依次开启，排空溶液环境试验舱5和补给液舱13的溶液。

Claims (8)

1.一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，包括：用于形成独立封闭空间的环境试验舱主体、位于环境试验舱主体内的试样架、位于环境试验舱主体外部上方的动力系统；

所述环境试验舱主体上部为大气环境试验舱，下部为溶液环境试验舱，环境试验主体内上下对应设置大气环境模拟系统、溶液环境模拟系统；

所述试样架轴向竖直设于环境试验舱主体内，与动力系统连接，并在动力系统驱动下做旋转及升降动作；

所述动力系统包括内外传动轴、水平接触器、垂直接触器、接触转换器、升降电机、内外传动轴变速器、内外传动轴旋转电机，

在环境试验舱主体外部，内外传动轴与水平接触器和垂直接触器相连，水平接触器及与之匹配的升降电机位置固定，垂直接触器及与之匹配的内外传动轴变速器、内外传动轴旋转电机随内外传动轴的升降一起动作，内外传动轴在升降和旋转动作间的切换由水平接触器、垂直接触器和接触转换器实现；

内外传动轴竖直伸入环境试验舱主体内，并在外传动轴上连有试样架，内传动轴上、试样架的下方连有同轴反转螺旋桨，该同轴反转螺旋桨的底层叶片倾斜角度大于顶层叶片，且两叶片旋转方向相反；

内外传动轴的旋转及升降动作由与之匹配的电机控制，实现同步升降、独立旋转，并分别带动试样架和同轴反转螺旋桨；

所述大气环境模拟系统包括：

用于调节舱内温度和干燥试样的加热风机和通风风机；

安装于大气环境试验舱外的用于调节舱内相对湿度或模拟盐雾环境的雾化泵；

设置于大气环境试验舱上的用于将雾化溶液送入大气环境试验舱的雾化喷头，雾化喷头与所述雾化泵相连，雾化泵由环境试验舱主体外的去离子水舱或补给液舱或同时由上述两舱抽取溶液，通过液体阀门控制抽液方式和抽液量；

用于监测舱内温度和相对湿度、并辅助控制加热风机、通风风机和雾化泵启停的大气温度计和湿度计；

上述大气环境模拟系统中，所述去离子水舱用于存放去离子水，舱壁上下分别设置进水阀门和排水阀门；所述补给液舱用于存放补给试验溶液，舱壁上下分别设置进液阀门和排液阀门；所述溶液环境模拟系统包括：

用于调节溶液温度的加热管；

安装于溶液环境试验舱外部的用于调节溶液溶氧量的气泵；

设置于溶液环境试验舱上的用于将氧气或氮气或其混合气体泵入溶液环境试验舱的气孔，气孔与所述气泵相连，气泵由混气瓶抽气，混气瓶与氧气和氮气相连，通过气体阀门控制进气方式和进气量；

用于监测溶液温度和溶氧量、并辅助控制加热管及气泵、气体阀门启闭的溶液温度计和溶氧量计。

2.根据权利要求1所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述试样架侧面设置若干安装杆，安装杆上设置一组带有套管的L型支座，支座上设置有绝缘隔套；支座末端设置螺纹，试样通过螺母固定在支座末端；支座套管可绕安装杆旋转，且支座套管和安装杆上开有多个固定螺孔，调整好支座的安装角度后，通过螺栓将支座固定在安装杆上。

3.根据权利要求1所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述试样架为圆台形，通过斜撑杆固定于外传动轴上。

4.根据权利要求1所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述外传动轴下部设有环绕外传动轴的水下UV-LED灯组。

5.根据权利要求1所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述环境试验舱主体上増设限位器，内传动轴和外传动轴穿过限位器安装于环境试验舱主体上，限位器控制内传动轴和外传动轴的升降行程，使试样架按需要达到所需的试验高度。

6.根据权利要求1所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述溶液环境试验舱上设抽水口，通过水泵与补给液舱相连；溶液环境试验舱与补给液舱相邻的舱壁上部设置连通阀门；溶液环境试验舱侧壁设有浮球液位传感器，辅助控制水泵和连通阀门的开启和关闭。

7.根据权利要求1或6所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述补给液舱靠近舱底处设置滤液格栅；补给液舱底设计为向排液阀门倾斜的坡面。

8.根据权利要求1或6所述的一种多区带海洋环境综合模拟试验装置，其特征在于，所述环境试验舱主体体外设置有控制面板，用于试验程序的预设和各元器件的运行状态指示，实现试验流程的自动控制；试验程序采用模式化的设置方式，包括大气区试验模式、高温高湿试验模式、飞溅区试验模式、潮差区试验模式、全浸区试验模式和冲刷腐蚀试验模式。