CN110608945B - 一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置及检测方法，其技术方案要点是：一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置，包括深海高压环境模拟器、盖体、浮力材料以及应变检测仪，深海高压环境模拟器连接有水下应变检测系统，水下应变检测系统包括设于浮力材料下端面的配重块、连接于浮力材料的高精度力检测杆、设于高精度力检测杆的高灵敏应变片，输送高灵敏应变片位于高精度力检测杆中段位置，高灵敏应变片电连接有位于深海高压环境模拟器外侧的应变检测仪，应变检测仪电信号连接有计算机。本发明能进行一次性精确检测，及时准确的捕捉破坏时刻点，避免了多次开启和封合高压容器的巨大检测工作负荷，简化操作流程。
Description
技术领域
本发明涉及浮力材料的静水压力检测领域，尤其涉及到一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置及检测方法。
背景技术
近年来，随着国家海洋强国战略的不断推进，人类对海洋的探索也不断的深入，尤其是6000米以下的大深度海域更是受到了广泛的关注。大深度海域由于其特殊的海洋环境压力导致目前人类必须借助载人深潜器、无人潜水器以及着陆器等海洋工程装备开展资源和环境探索。海洋工程装备的成功下潜和上浮必须依赖于水下低密度，高强度的复合浮体材料所提供的巨大浮力。目前，复合浮力材料在海洋、航空航天、建筑以及军事等领域都得到了广泛的应用。
全海深浮力材料作为一种低密度、低吸水率、高耐压能力的海洋装备及结构物的新型浮体材料，不仅具有优异的耐腐蚀和抗冲击能力，而且可以突破传统海洋浮体材料体积大，外形不可塑的局限性，有利于实现海洋结构物的小型便携化和美观。鉴于浮力材料的特殊性和昂贵性，在将其用于海洋工程装备时必须要考虑一定的安全系数，而这个安全系数我们只能通过模拟的深海高压环境进行性能检测，其中在高压环境下的耐压性能是衡量深海复合浮力材料综合性能的主要指标之一。
深海复合浮力材料的耐压性能检测基本借助于高压容器，但由于高压容器的密闭和隔离局限性导致无法实时对高静水压力下的浮力材料的破坏时刻点进行捕捉，且在规定压力值下是否破坏也属未知，只能通过降压后开启高压容器才可对复合材料的性能状况进行判断，因此传统的检测方法由于需要循环多次开启和封合高压容器导致该方法实用效率较低、检测精度低、成本高、周期长、可靠性低、破坏时刻难以捕捉。
因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置及检测方法，能进行一次性精确检测，及时准确的捕捉破坏时刻点，避免了多次开启和封合高压容器的巨大检测工作负荷，简化操作流程。
本发明的进一步设置为：本发明的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置，包括深海高压环境模拟器、盖设于所述深海高压环境模拟器的盖体、设置于所述深海高压环境模拟器内待检测的浮力材料以及外接于所述深海高压环境模拟器的应变检测仪，所述深海高压环境模拟器连接有用于及监测浮力材料功能性破话点的水下应变检测系统，所述水下应变检测系统包括设置于所述浮力材料下端面的配重块、连接于所述浮力材料的高精度力检测杆、设置于所述高精度力检测杆的高灵敏应变片，所述配重块及浮力材料的重量大于浮力材料的浮力，输送高灵敏应变片位于高精度力检测杆中段位置，所述高灵敏应变片电连接于应变检测仪，应变检测仪电信号连接有计算机。
本发明的进一步设置为：所述高精度力检测杆位于浮力材料上方，且所述浮力材料与高精度力检测杆之间设置有第一无伸缩性编织线，所述高精度力检测杆连接有第二无伸缩性编织线，所述第二无伸缩性编织线系接于所述盖体。
本发明的进一步设置为：所述第一无伸缩性编织线及第二无伸缩性编织线均设置为两根，所述第二无伸缩性编织线位于高精度力检测杆两端，两根所述第一无伸缩性编织线位于两个第二无伸缩性编织线之间。
本发明的进一步设置为：一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测方法，包括如下步骤：第一步：选取一定规格的高精度力检测杆，在检测杆的1/2位置单侧表面粘贴高灵敏应变片，并作绝缘耐压防水处理；
第二步：在常压环境下，通过标准工装将高灵敏应变片与应变仪和计算机连接，借助标准砝码对高灵敏应变片进行标定和精度矫正；
第三步：借助工装将固体浮力材料和配重放入深海高压环境模拟容器的底部，调整浮力材料和不锈钢高精度力检测杆之间的第一无伸缩性编织线，使其处于绷紧状态，且确保水下浮力材料和配重的总重力大于其浮力；不锈钢高精度力检测杆通过第二无伸缩性编织线与盖体底端的吊环进行固定，高灵敏应变片线缆通过盖体的穿舱口外接应变监测仪，并进行特定浮力材料在0MPa压力值下的初始应变值采集，采集完成后封合盖体，同时连接好应变检测仪和计算机等外接仪器，做好加压检测准备；
第四步：准备就绪后，以一定的速度均匀加压至规定的静水压力后进行保压操作，在加压和保压过程中设置应变检测仪和计算机进行实时取值，一旦应变值发生突变则立即停止加压或者保压，做好破坏时刻的记录；
第五步：保压结束后以均匀的速度进行降压，直至压力为0MPa时终止应变监测，检测结束后开启深海高压环境模拟器，取出浮力材料进行性能参数检查和破坏校验。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1)在对深海高压环境模拟器内增压时，实现对深海高压环境模拟器内的高精度力检测杆上的应变变化情况进行实时监测，而高精度力检测杆上的应变变化是由浮力材料在静水压力升高或降低的过程中出现功能性破坏而引起材料自身重量增加所导致的。并且当应变值发生突变则立即停止加压或者保压，做好破坏时刻的记录，即为浮力材料的破坏时刻点。
2)本申请能够实现对全海深系列浮力材料在静水压力下的破坏性能进行一次性精确检测，及时准确的捕捉破坏时刻点，避免了多次开启和封合高压容器的巨大检测工作负荷，简化操作流程，提高检测效率，降低成本，缩短周期，检测精度高且可靠。
3)本申请能够将浮力材料在压力升降变化下的破坏情况进行实时监测，有利于对材料的性能变化进行全过程的掌握，使检测效率和精度提高50％以上，成本和周期将降低50％以上。
4)本申请突破了目前全海深浮力材料及相关复合浮体材料的耐压破坏性能检测的一个共有难题，这将对提高海洋工程装备领域的可靠安全系数具有很好的支撑作用。
5)本申请可以很好地精确浮力材料用于海洋装备上的具体真实安全系数，避免了由于浮力材料的损坏导致工程装备丢失的风险。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是水下应变检测系统的示意图。
图中数字所表示的相应部件名称：1、深海高压环境模拟器；2、高精度力检测杆；3、浮力材料；4、配重块；5、高灵敏应变片；6、应变检测仪；7、计算机；8、第一无伸缩性编织线；9、水下应变检测系统；10、第二无伸缩性编织线；11、盖体。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1：如图1和图2所示，本发明提出的一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置，包括深海高压环境模拟器1、盖设于深海高压环境模拟器1的盖体11、设置于深海高压环境模拟器1内待检测的浮力材料3以及外接于深海高压环境模拟器1的应变检测仪6，盖体11通过径向和轴向密封圈密封盖设于深海高压环境模拟器1，并且盖体11布设有穿舱孔，深海高压环境模拟器1连接有用于及监测浮力材料3功能性破话点的水下应变检测系统9。
水下应变检测系统9包括安装于浮力材料3下端面的配重块4、连接于浮力材料3的高精度力检测杆2、安装于高精度力检测杆2的高灵敏应变片5，配重块4及浮力材料3的重量大于浮力材料3的浮力，并确保浮力材料3位于水中并不与深海高压环境模拟器1内壁接触，高灵敏应变片5贴设于高精度力检测杆2中段位置，应变检测仪6位于深海高压环境模拟器1外侧，高灵敏应变片5电连接于应变检测仪6，应变检测仪6电信号连接有计算机7，高灵敏应变片5与应变检测仪6之间的数据线穿设于穿舱孔，高精度力检测杆2为不锈钢高精度力检测杆，为现有技术，另外高灵敏应变片5及应变检测仪6均为现有技术。
在本实施例中，高精度力检测杆2位于浮力材料3上方且分隔开，且浮力与高精度力检测杆2之间设置有两根第一无伸缩性编织线8，高精度力检测杆2连接有两根第二无伸缩性编织线10，第二无伸缩性编织线10系接于所述盖体11，第二无伸缩性编织线10位于高精度力检测杆2两端，两根所述第一无伸缩性编织线8位于两个第二无伸缩性编织线10之间。
在对深海高压环境模拟器1内增压时，实现对深海高压环境模拟器1内的高精度力检测杆2上的应变变化情况进行实时监测，而高精度力检测杆2上的应变变化是由浮力材料3在静水压力升高或降低的过程中出现功能性破坏而引起材料自身重量增加所导致的。并且当应变值发生突变则立即停止加压或者保压，做好破坏时刻的记录，即为浮力材料3的破坏时刻点。
本申请达到实现对全海深系列浮力材料3在静水压力下的破坏性能进行一次性精确检测，及时准确的捕捉破坏时刻点，避免了多次开启和封合高压容器的巨大检测工作负荷，简化操作流程，提高检测效率，降低成本，缩短周期，检测精度高且可靠。能够将浮力材料3在压力升降变化下的破坏情况进行实时监测，有利于材料的性能变化进行全过程的掌握，使检测效率和精度提高50％以上，成本和周期将降低50％以上。
本申请突破了目前全海深浮力材料3及相关复合浮体材料的耐压破坏性能检测的一个共有难题，这将对提高海洋工程装备领域的可靠安全系数具有很好的支撑作用；并且提出可以很好地精确浮力材料3用于海洋装备上的具体真实安全系数，避免了由于浮力材料3的损坏导致工程装备丢失的风险。
实施例2，一种实施例1所述的全海深浮力材料3的静水压力破坏检测装置的检测方法，包括如下步骤：第一步：选取一定规格的高精度力检测杆2，在检测杆的1/2位置单侧表面粘贴高灵敏应变片5，并作绝缘耐压防水处理；
第二步：在常压环境下，通过标准工装将高灵敏应变片5与应变仪6和计算机7连接，借助标准砝码对高灵敏应变片5进行标定和精度矫正；
第三步：借助工装将固体浮力材料3和配重放入深海高压环境模拟容器的底部，调整浮力材料3和不锈钢高精度力检测杆2之间的第一无伸缩性编织线8，使其处于绷紧状态，且确保水下浮力材料3和配重的总重力大于其浮力；不锈钢高精度力检测杆2通过第二无伸缩性编织线10与盖体11底端的吊环进行固定，高灵敏应变片5线缆通过盖体11的穿舱口外接应变监测仪，并进行特定浮力材料3在0MPa压力值下的初始应变值采集，采集完成后封合盖体11，同时连接好应变检测仪6和计算机7等外接仪器，做好加压检测准备；
第四步：准备就绪后，以一定的速度均匀加压至规定的静水压力后进行保压操作，在加压和保压过程中设置应变检测仪6和计算机7进行实时取值，一旦应变值发生突变则立即停止加压或者保压，做好破坏时刻的记录；
第五步：保压结束后以均匀的速度进行降压，直至压力为0MPa时终止应变监测，检测结束后开启深海高压环境模拟器1，取出浮力材料3进行性能参数检查和破坏校验。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (2)
1.一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测方法，其特征在于，
采用全海深浮力材料的静水压力破坏检测装置：包括深海高压环境模拟器（1）、盖设于所述深海高压环境模拟器（1）的盖体（11）、设置于所述深海高压环境模拟器（1）内待检测的浮力材料（3）以及外接于所述深海高压环境模拟器（1）的应变检测仪（6），所述深海高压环境模拟器（1）连接有用于监测浮力材料（3）功能性破坏点的水下应变检测系统（9），所述水下应变检测系统（9）包括设置于所述浮力材料（3）下端面的配重块（4）、连接于所述浮力材料（3）的高精度力检测杆（2）、设置于所述高精度力检测杆（2）的高灵敏应变片（5），所述配重块（4）及浮力材料（3）的重量大于浮力材料（3）的浮力，所述高灵敏应变片（5）位于高精度力检测杆（2）中段位置，所述高灵敏应变片（5）电连接于应变检测仪（6），应变检测仪（6）电信号连接有计算机（7）；
包括如下步骤：第一步：选取一定规格的高精度力检测杆（2），在检测杆的1/2位置单侧表面粘贴高灵敏应变片（5），并作绝缘耐压防水处理；
第二步：在常压环境下，通过标准工装将高灵敏应变片（5）与应变仪（6）和计算机（7）连接，借助标准砝码对高灵敏应变片（5）进行标定和精度矫正；
第三步：借助工装将固体浮力材料（3）和配重放入深海高压环境模拟容器的底部，调整浮力材料（3）和不锈钢高精度力检测杆（2）之间的第一无伸缩性编织线（8），使其处于绷紧状态，且确保水下浮力材料（3）和配重的总重力大于其浮力；不锈钢高精度力检测杆（2）通过第二无伸缩性编织线（10）与盖体（11）底端的吊环进行固定，高灵敏应变片（5）线缆通过盖体（11）的穿舱口外接应变监测仪，并进行特定浮力材料（3）在0MPa压力值下的初始应变值采集，采集完成后封合盖体（11），同时连接好应变检测仪（6）和计算机（7），做好加压检测准备；
第四步：准备就绪后，以一定的速度均匀加压至规定的静水压力后进行保压操作，在加压和保压过程中设置应变检测仪（6）和计算机（7）进行实时取值，一旦应变值发生突变则立即停止加压或者保压，做好破坏时刻的记录；
第五步：保压结束后以均匀的速度进行降压，直至压力为0MPa时终止应变监测，检测结束后开启深海高压环境模拟器（1），取出浮力材料（3）进行性能参数检查和破坏校验。
2.如权利要求1所述的一种全海深浮力材料的静水压力破坏检测方法，其特征在于：所述第一无伸缩性编织线（8）及第二无伸缩性编织线（10）均设置为两根，所述第二无伸缩性编织线（10）位于高精度力检测杆（2）两端，两根所述第一无伸缩性编织线（8）位于两个第二无伸缩性编织线（10）之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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