CN110057747A - 一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，包括浮箱、绞车系统、试验框架、自动卷线器、底座、声释放器及压载块；绞车系统置于浮箱内，在所述浮箱的底部开设通海孔，绞车系统的绳索穿过通海孔并与试验框架的一端连接，试验框架的另一端通过另一根绳索与自动卷线器连接；自动卷线器与底座顶部固接，底座的底部通过声释放器与压载块连接。本发明结构简单，使用方便，易于组装拆卸。本发明通过浮箱、绞车系统、主缆绳、试验框架、自动卷线器及混凝土压载块可实现海洋环境腐蚀试验中试验框架水深位置的交替变化。本发明可用于材料、涂层在水深交变情况下的腐蚀老化性能研究，解决了当前海洋环境腐蚀试验装置无法应用于水深交变工况的问题。

Description

一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置
技术领域
本发明涉及海洋环境腐蚀试验领域，尤其涉及一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其主要用于材料、涂层在水深交替变化条件下的腐蚀老化性能研究。
背景技术
海洋蕴藏着丰富的生物、油气和矿产资源，随着陆地资源日益枯竭，世界各国开始把资源开发的焦点集中在海洋。其中，高性能的海洋工程材料是实现海洋资源安全高效开发的前提。海水作为一种强腐蚀性介质，海洋工程装备在设计过程中，若材料选型或结构设计不合理必然会引发腐蚀问题。为了得到材料、涂层在海洋环境下的腐蚀老化数据，世界各国陆续开展了海洋工程材料的腐蚀投样试验。
当前的海洋环境腐蚀试验装置可分为坐底式试验装置和悬浮式试验装置。坐底式试验装置是将腐蚀试样集中固定在一个试样框架上，而后将框架放置在海床上，试样的回收靠作业船使用缆绳将框架拉回到海面。悬浮式试验装置包括水下浮球、绳索、试样框架、声释放器以及重力锚等，试验框架通过绳索与浮球和重力锚连接，依靠浮球和重力锚使绳索呈紧绷状态，实现试样框架悬浮在海水中。
上述两种类型的试验装置投样水深均为固定水深，只能用于材料、涂层在某一特定水深下的腐蚀老化性能方面的研究。而对于需要定期上浮和下潜的潜艇和深潜器，交替变化的水深会使得海水温度、压力、溶氧量也随之交替变化，这些交变的因素会严重影响潜艇和深潜器材料、涂层的耐腐蚀性能。而对于这一特殊工况，当前固定水深的腐蚀投样装置显然已经不能满足研究需求。因此急需研发能实现水深交替变化的海洋环境腐蚀试验装置，采用该装置开展材料、涂层在水深交替变化条件下耐腐蚀性能方面的研究，进一步完善材料在海洋环境下的腐蚀数据库。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其可以用于材料、涂层在水深交替变化条件下腐蚀老化性能研究，解决传统试验装置无法用于水深交变工况下性能测试的难题。
本发明所采用的技术方案如下：
一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，包括浮箱、绞车系统、试验框架、自动卷线器、底座、声释放器及压载块；用于释放或回收绳索的绞车系统置于所述浮箱内，在所述浮箱的底部开设通海孔，所述绞车系统的绳索穿过所述通海孔并与试验框架的一端连接，所述试验框架的另一端通过另一根绳索与自动卷线器连接；所述自动卷线器与底座顶部固接，所述底座的底部通过声释放器与压载块连接。
其进一步技术方案在于：
在所述浮箱的外部设置多个固定部，各固定部与用于固定浮箱位置的系泊缆绳的一端连接，各系泊缆绳的另一端均与系泊混凝土块连接；
相邻各固定部之间、相邻各系泊缆绳之间、相邻各系泊混凝土块之间以及相邻各声释放器之间均以120°±10°的夹角均布；
浮箱的内部由若干个密封空腔及单个非密封空腔构成，绞车系统位于非密封空腔内，各密封空腔中分别设置工控机及用于提供电能的蓄电池；
相邻密封空腔的腔壁上还设置多个水密接插件，工控机、蓄电池及绞车系统通过水密接插件实现电连接；
在浮箱的表面还设置多块用于为蓄电池充电的太阳能电池板；
在位于试验框架上方的绳索上设置用于标定试验框架所处水深位置的高度计，在位于试验框架下方的绳索上设置用于测试海流速度的海流计；
沿所述底座的外周安装有多个用于悬浮在水中的浮球；
在所述压载块的四个角部还设置用于起吊及投放的吊环。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单，使用方便，易于组装拆卸。本发明通过浮箱、绞车系统、主缆绳、试验框架、自动卷线器及混凝土压载块可实现海洋环境腐蚀试验中试验框架水深位置的交替变化。本发明可用于材料、涂层在水深交变情况下的腐蚀老化性能研究，解决了当前海洋环境腐蚀试验装置无法应用于水深交变工况的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中浮箱的内部结构示意图。
图3为图1中浮箱的外部结构示意图。
其中：1、浮箱；101、密封空腔；2、工控机；3、水密接插件；4、绞车系统；5、太阳能电池板；6、蓄电池；7、固定环；8、主缆绳；9、系泊缆绳；10、高度计；11、试验框架；12、海流计；13、自动卷线器；14、底座；15、浮球；16、声释放器；17、吊环螺栓；18、吊环；19、压载块；20、系泊混凝土块。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1至图3所示，一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置包括包括浮箱1、绞车系统4、试验框架11、自动卷线器13、底座14、声释放器16及压载块19。浮箱1采用钛合金材料制成。在浮箱1的外部设置多个固定部，本实施例中固定部采用钛合金制成的固定环7，各固定环7均与用于固定浮箱1位置的系泊缆绳9的一端连接，各系泊缆绳9的另一端均与系泊混凝土块20连接。
浮箱1的内部由若干个密封空腔101及单个非密封空腔构成，绞车系统4位于非密封空腔内，各密封空腔101中分别设置工控机2及用于提供电能的蓄电池6。工控机2用于发出指令使绞车系统4释放或回收主缆绳8。相邻密封空腔101的腔壁上还设置多个水密接插件3，工控机2、蓄电池6及绞车系统4通过水密接插件3实现电连接。在浮箱1的表面还设置多块用于为蓄电池6充电的太阳能电池板5，如图3所示，各太阳能电池板5在浮箱1的表面均布形成多排多列。
如图1所示，在上述浮箱1的底部开设通海孔，绞车系统4的主缆绳8穿过通海孔并与试验框架11的上端的吊环连接，试验框架11下端的吊环通过另一根主缆绳8与自动卷线器13连接；自动卷线器13与底座14顶部固接，底座14的底部通过声释放器16与压载块19连接，压载块19为混凝土压载块。沿底座14的外周安装有多个用于悬浮在水中的浮球15。在压载块19的四个角部还设置用于起吊及投放的吊环18，吊环18也由钛合金材料制成。
通过绞车系统4定期释放和回收特定长度的主缆绳8，从而实现试验框架11所处水深位置的交替变化。当绞车系统4回收主缆绳8时，试验框架11上浮，下部的主缆绳8从自动卷线器13中拉出，自动卷线器13内部通过帄面涡旋簧储能；当绞车系统4释放主缆绳8时，试验框架11下滑，帄面涡旋簧储能释放，带动线轴转动将另一根试验框架11下端的主缆绳8缠绕收回至自动卷线器13内部。自动卷线器13的规格尺寸根据绕线的长度进行定制，内部帄面涡旋簧也由耐海水腐蚀的钛合金材料制成。
如图1所示，在位于试验框架11上方的主缆绳8上设置用于标定试验框架11所处水深位置的高度计10，在位于试验框架11下方的主缆绳8上设置用于测试海流速度的海流计12。
如图1至图3所示，相邻各固定环7之间、相邻各系泊缆绳9之间、相邻各系泊混凝土块20之间以及相邻各声释放器16之间均以120°±10°的夹角均布，通过上述均布方式使得各固定环7、各声释放器16、各系泊混凝土块20均以三点均布，其中声释放器16呈三点均布可以使底座14保持水平，声释放器16的绳索绑定在压载块19的吊环螺栓17上。
本发明的具体工作过程如下：
如图1至图3所示，在进行投样试验前，首先根据试验框架11在整个试验周期内水深位置的变化规律，在工控机2的绞车系统4控制程序中输入相关控制参数，并提前在岸上或工作船上将各装置组装，保证浮箱1内部空腔的水密封及试验装置上的各节点可靠连接。
当工作船到达预定海域进行投样试验时，首先将浮箱1外部侧壁的三个固定环7将浮箱1吊放至海面，在固定环7上系有系泊缆绳9，系泊缆绳9的长度根据系泊混凝土块20所处的水深决定，并留有余量。当浮箱1吊放完毕后，移动工作船的位置，依次将三个系泊混凝土块20投入海底，投放完毕后收紧系泊缆绳9，将浮箱1锚定在海平面。
如图1至图3所示，当浮箱1的位置固定完毕后，进行主试验装置的吊放，首先通过压载块19的四个角部位置的吊环18上吊放压载块19，在吊放过程中确保压载块19水平，然后依次将主缆绳8、声释放器16、自动卷线器13、海流计12、试验框架11及高度计10投入海中。
待压载块19坐底完成后，工作船通过无线通信与布置在浮箱1内部的工控机2进行通信，在工作船上对投放完毕的试验框架11的位置标定，通过工控机2控制绞车系统4将试验框架11吊放在特定水深，然后启动绞车系统4的自动控制程序，通过工控机2控制绞车系统4定期释放和回收特定长度的主缆绳8，以实现在整个试验周期内试验框架11的定期上浮和下潜。
当试验周期结束后，工作船回到试验海域与浮箱1内部的工控机2通信，控制绞车系统4将试验框架11提升至水面附近，利用外部水声通讯设备唤醒声释放器16，声释放器16接到释放指令后释放绳索上的钩，从而分离压载块19，自动卷线器13在浮球15的浮力作用下浮出水密，最后释放系泊缆绳9、抛弃系泊混凝土块20，在工作船上通过吊车依次将浮箱1、试验框架11、自动卷线器13依次回收至工作船。
本发明结构简单，使用方便，易于组装拆卸。本发明通过浮箱、绞车系统、主缆绳、试验框架、自动卷线器及混凝土压载块可实现海洋环境腐蚀试验中试验框架水深位置的交替变化。本发明可用于材料、涂层在水深交变情况下的腐蚀老化性能研究，解决了当前海洋环境腐蚀试验装置无法应用于水深交变工况的问题。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：包括浮箱(1)、绞车系统(4)、试验框架(11)、自动卷线器(13)、底座(14)、声释放器(16)及压载块(19)；用于释放或回收绳索的绞车系统(4)置于所述浮箱(1)内，在所述浮箱(1)的底部开设通海孔，所述绞车系统(4)的绳索穿过所述通海孔并与试验框架(11)的一端连接，所述试验框架(11)的另一端通过另一根绳索与自动卷线器(13)连接；所述自动卷线器(13)与底座(14)顶部固接，所述底座(14)的底部通过声释放器(16)与压载块(19)连接。
2.如权利要求1所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：在所述浮箱(1)的外部设置多个固定部，各固定部与用于固定浮箱(1)位置的系泊缆绳(9)的一端连接，各系泊缆绳(9)的另一端均与系泊混凝土块(20)连接。
3.如权利要求2所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：相邻各固定部之间、相邻各系泊缆绳(9)之间、相邻各系泊混凝土块(20)之间以及相邻各声释放器(16)之间均以120°±10°的夹角均布。
4.如权利要求2所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：所述浮箱(1)的内部由若干个密封空腔(101)及单个非密封空腔构成，绞车系统(4)位于非密封空腔内，各密封空腔(101)中分别设置工控机(2)及用于提供电能的蓄电池(6)。
5.如权利要求4所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：相邻密封空腔(101)的腔壁上还设置多个水密接插件(3)，工控机(2)、蓄电池(6)及绞车系统(4)通过水密接插件(3)实现电连接。
6.如权利要求4所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：在浮箱(1)的表面还设置多块用于为蓄电池(6)充电的太阳能电池板(5)。
7.如权利要求1所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：在位于试验框架(11)上方的绳索上设置用于标定试验框架(11)所处水深位置的高度计(10)，在位于试验框架(11)下方的绳索上设置用于测试海流速度的海流计(12)。
8.如权利要求1所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：沿所述底座(14)的外周安装有多个用于悬浮在水中的浮球(15)。
9.如权利要求1所述的一种能实现投样水深交变的腐蚀试验装置，其特征在于：在所述压载块(19)的四个角部还设置用于起吊及投放的吊环(18)。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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