CN113155717A - 出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统 - Google Patents

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张林文
彭兴财
杨德旭
王贞
孙梦
王德法
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Abstract

本发明涉及测试设备技术领域，尤其是涉及一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统；包括中空圆管，中空圆管一端封闭，另一端设有用于与芯轴伸入的伸入孔，中空圆管上间隔布设有多个出水孔，中空圆管上设有进水孔，中空圆管内部设有弧形板，弧形板上设有与各出水孔一一对应的内孔，位于伸入孔一端的弧形板上可拆卸连接有连接板；还包括空心轴，空心轴一端通过连接件与设有伸入孔的中空圆管一端连接，空心轴内螺接有芯轴，芯轴一端穿过连接件进入伸入孔内与连接板连接，芯轴另一端穿出空心轴与旋转机构连接，旋转机构固定于套接于空心轴外的轴套上；出水孔面积可调的模拟淋雨装置可以调节出水孔面积，可以模拟不同环境对样品的侵蚀程度。

Description

出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统
技术领域
本发明涉及测试设备技术领域，尤其是涉及一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统。
背景技术
纤维增强塑料作为新材料领域中应用最广、规模最大的一类，在风电、飞机、导弹等国民经济和国防军工领域具有广发的应用。纤维增强塑料具有比强度高、比模量高、可设计性强等许多优异特性，但是同时也存在着许多腐蚀问题。纤维增强塑料本身或其涂层，飞机、导弹、风电叶片在雨中运动时，机翼前缘、雷达罩、叶片前缘等限位增强塑料构件都会直接受到雨滴的撞击而遭到侵蚀破坏、表面产生蚀坑，严重时产生剥离，导致构件失效。
国外研究人员对于纤维增强塑料及其保护涂层抗液体侵蚀性能测试方法进行了研究，主要有火箭撬(Rocket Sled)试验法和旋转臂(Rollong Arms)试验法等。火箭撬(Rocket Sled)试验法是较早期的试验方法，将材料装在火箭撬上，使火箭撬沿导轨高速通过一端人工降雨区来试验天线罩的抗雨侵蚀性能。该法的优点是试件的尺寸不受限制，可以逼真地模拟实际雨蚀情况；缺点是所需场地大，且无法强化试验条件以提高试验效率。旋转臂试验方法为旋转臂安放在一个钢机构的封闭空间里，臂长一般为1.5-2m左右，试样安装在旋转臂的顶端。当臂旋转时，使试样以一定的速度通过一个降雨区来模拟天线罩的雨侵蚀情况。这种试验方法与火箭撬试验法相比较为简单，所需场地比火箭撬试验法所需场地小，可以设定试验时间，强化试验条件，测试成本低。
专利CN2020216371905公开了一种用于纤维增强塑料的抗液体冲击侵蚀性能测定设备，其喷淋盘的出水孔面积固定，无法自动调节单孔的出水面积，需要更换或者设置多个不同孔径的喷淋盘，结构复杂。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统，通过出水孔面积可调的模拟淋雨装置的设计以解决现有的喷淋盘的出水孔面积固定，无法自动调节单孔的出水面积，需要更换或者设置多个不同孔径的喷淋盘，结构复杂的技术问题。
本发明提供一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置，包括中空圆管，中空圆管一端封闭，另一端设有用于与芯轴伸入的伸入孔，沿中空圆管的长度方向间隔布设有多个出水孔，中空圆管上还设有进水孔，中空圆管内部设有与其内壁紧密贴合的弧形板，弧形板上设有与各出水孔一一对应的内孔，位于伸入孔一端的弧形板上可拆卸连接有连接板；还包括空心轴，空心轴一端通过连接件与设有伸入孔的中空圆管一端连接，空心轴内螺接有芯轴，芯轴一端穿过连接件进入伸入孔内与连接板连接，芯轴另一端穿出空心轴与旋转机构连接，旋转机构固定于套接于空心轴外的轴套上。
优选地，与旋转机构连接的芯轴一端还连接有转动杆，转动杆与电子引伸计连接，电子引伸计通过连接块固定于轴套上。
优选地进入伸入孔内的芯轴一端外套接有压缩弹簧。
优选地，旋转机构包括外套于芯轴上的从动齿轮，与从动齿轮啮合的主动齿轮，主动齿轮与减速电机的转动轴连接，减速电机固定于轴套上。
优选地，弧形板转动后，出水孔内孔面积调节范围为2mm2-20mm2。
本发明还提供了一种雨滴侵蚀模拟系统，包括试验舱，试验舱内设有旋转轴，旋转轴的低端连接有转盘，旋转轴顶端与驱动组件连接；沿旋转轴的周向间隔布设有多个如上述中任一项所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，出水孔面积可调的模拟淋雨装置一端与试验舱穿装固定。
优选地，还包括控制器、出水孔内孔面积设定器和显示器，出水孔内孔面积设定器和电子引伸计与控制器电连接，旋转机构和显示器均与控制器电连接。
优选地，还包括启动按钮，启动按钮与控制器电连接，驱动组件与控制器电连接。
优选地，试验舱上设有舱门，舱门上设有观察窗，观察窗上安装有视频监控装置，还包括存储器，视频监控器与控制器电连接，存储器与控制器电连接。
优选地，驱动组件包括外套接于旋转轴上的固定套，固定套与试验舱连接，旋转轴顶部穿出固定套通过传动皮带与驱动电机的转动轴连接。
本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的雨滴侵蚀模拟系统的抗侵蚀性能测定方法，包括如下步骤：
将样品放入到旋转盘上，关闭试验舱；
通过旋转盘速度设定器设定转速，流量设定器设定进水流量，雨滴直径设定器设定雨滴直径设定喷入水的直径；
启动控制按钮，控制器接收启动信号，控制水泵开启；控制器根据接收旋转盘速度设定器设定的旋转盘转速，控制电机的转动；控制器根据接收流量设定器设定的流量控制电动流量控制阀的开启；控制器根据接收雨滴直径设定器设定雨滴直径，控制对应的电控阀的开启；
水从对应的喷淋喷出，对样品进行喷淋。
本发明提供的一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置和雨滴侵蚀模拟系统与现有技术相比具有以下进步：
1、本发明提供了一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置，通过中空圆管一端封闭，另一端设有用于与芯轴伸入的伸入孔，沿中空圆管的长度方向间隔布设有多个出水孔，中空圆管上还设有进水孔，中空圆管部设有与其内壁紧密贴合的弧形板，弧形板上设有与各出水孔一一对应的内孔，位于伸入孔一端的弧形板上可拆卸连接有连接板；还包括空心轴，空心轴一端通过连接件与设有伸入孔的中空圆管一端连接，空心轴内螺接有芯轴，芯轴一端穿过连接件进入伸入孔内与连接板连接，芯轴另一端穿出空心轴与旋转机构连接，旋转机构固定于套接于空心轴外的轴套上的设计，可以实现不同雨量的模拟，旋转机构带动芯轴转动，芯轴带动弧形板转动，从而调控中空圆管上的出水孔的内孔面积，从而可以根据要求模拟环境的雨侵蚀冲击试验。
2、本发明通过与旋转机构连接的芯轴一端还连接有转动杆，转动杆与电子引伸计连接，电子引伸计通过连接块固定于轴套上设计，通过电子引伸计，可以保证旋转的精度，保证模拟环境的雨侵蚀冲击试验数据的准确度。
3、本发明通过试验舱内设有旋转轴，旋转轴的低端连接有转盘，旋转轴顶端与驱动组件连接；沿旋转轴的周向间隔布设有多个所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，出水孔面积可调的模拟淋雨装置一端与试验舱穿装固定的设计，根据要求模拟环境的雨侵蚀冲击试验，样品放置在转盘上，调节并启动出水孔面积可调的模拟淋雨装置，实现对样品的喷淋，从而获取样品被雨侵蚀冲击后的数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明出水孔面积可调的模拟淋雨装置的结构示意图(剖视图)；
图2为图1A处的放大图；
图3为本发明中所述雨滴侵蚀模拟系统的结构示意图(立体图)；
图4为本发明中所述驱动组件的结构示意图(主视图)；
图5为本发明中所述雨滴侵蚀模拟系统的电路关系框图。
附图标记说明：
1、中空圆管；2、空心轴；101、伸入孔；3、出水孔；4、进水孔；5、弧形板；6、内孔；7、连接板；8、连接件；9、芯轴；10、旋转机构；1001、从动齿轮；1002、主动齿轮；1003、减速电机；11、轴套；12、转动杆；13、电子引伸计；14、连接块；15、压缩弹簧；17、试验舱；18、旋转轴；19、转盘；20、舱门；21、观察窗；22、固定套；23、传动皮带；24、驱动电机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、图2所示，本实施例提供了一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置，包括中空圆管1，中空圆管1一端封闭，另一端设有用于与芯轴伸入的伸入孔101，沿中空圆管1的长度方向间隔布设有多个出水孔3，中空圆管1上还设有进水孔4，中空圆管1内部设有与其内壁紧密贴合的弧形板5，弧形板5上设有与各出水孔一一对应的内孔6，位于伸入孔101一端的弧形板5上可拆卸连接有连接板7；还包括空心轴2，空心轴2一端通过连接件8与设有伸入孔101的中空圆管1一端连接，空心轴2内螺接有芯轴9，芯轴9一端穿过连接件8进入伸入孔101内与连接板7连接，芯轴9另一端穿出空心轴2与旋转机构10连接，旋转机构10固定于套接于空心轴2外的轴套11上。
本发明提供了一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置，通过中空圆管1一端封闭，另一端设有用于与芯轴伸入的伸入孔101，沿中空圆管1的长度方向间隔布设有多个出水孔3，中空圆管1上还设有进水孔4，中空圆管1部设有与其内壁紧密贴合的弧形板5，弧形板5上设有与各出水孔一一对应的内孔6，位于伸入孔101一端的弧形板5上可拆卸连接有连接板7；还包括空心轴2，空心轴2一端通过连接件8与设有伸入孔101的中空圆管1一端连接，空心轴2内螺接有芯轴9，芯轴9一端穿过连接件8进入伸入孔101内与连接板7连接，芯轴9另一端穿出空心轴2与旋转机构10连接，旋转机构10固定于套接于空心轴2外的轴套11上的设计，可以实现不同雨量的模拟，旋转机构10机构带动芯轴9转动，芯轴9带动弧形板5转动，从而调控中空圆管1上的出水孔3的内孔面积，从而可以根据要求模拟环境的雨侵蚀冲击试验。
本发明的各出水孔3一一对应安装有喷嘴。
本发明的弧形板5转动后，出水孔3内孔面积调节范围为2mm2-20mm2；具体地，可以调整出水孔3内孔面积为2.49mm2、4.966mm2、7.386mm2、9.727mm2、11.958mm2、14.044mm2、15.941mm2、17.591mm2、18.901mm2、19.635mm2；可以根据要求，精确调整出水孔3内孔面积，保证模拟环境的雨侵蚀冲击试验数据的准确度。
如图1、图2所示，本实施例的与旋转机构10连接的芯轴9一端还连接有转动杆12，转动杆12与电子引伸计13连接，电子引伸计13通过连接块14固定于轴套11上。
本发明通过与旋转机构10连接的芯轴9一端还连接有转动杆12，转动杆12与电子引伸计13连接，电子引伸计13通过连接块14固定于轴套11上设计，通过电子引伸计13，可以获得旋转的精度，保证模拟环境的雨侵蚀冲击试验数据的准确度。
如图1所示，本实施例伸入孔101内的芯轴9一端外套接有压缩弹簧15。
本发明通过伸入孔101内的芯轴9一端外套接有压缩弹簧15的设计，可以起到对轴心9的缓冲作用，保证出水孔3内孔面积调整的精度。
如图1所示，本实施例的旋转机构10包括外套于芯轴9上的从动齿轮1001，与从动齿轮啮合的主动齿轮1002，主动齿轮1002与减速电机1003的转动轴连接，减速电机1003固定于轴套11上。
本发明通过旋转机构10包括外套于芯轴9上的从动齿轮1001，与从动齿轮啮合的主动齿轮1002，主动齿轮1002与减速电机1003的转动轴连接，减速电机1003固定于轴套11上的设计，可以使得芯轴9自动制动，保证调整的精度，实现自控调节。
如图1、图2、图3、图4所示，本实施例提供了一种雨滴侵蚀模拟系统，包括试验舱17，试验舱17内设有旋转轴18，旋转轴18的低端连接有转盘19，旋转轴18顶端与驱动组件连接；沿旋转轴18的周向间隔布设有多个如上述中任一项所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，出水孔面积可调的模拟淋雨装置一端与试验舱17穿装固定。
本发明通过试验舱17内设有旋转轴18，旋转轴18的低端连接有转盘19，旋转轴18顶端与驱动组件连接；沿旋转轴18的周向间隔布设有多个如上述中任一项所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，出水孔面积可调的模拟淋雨装置一端与试验舱17穿装固定的设计，根据要求模拟环境的雨侵蚀冲击试验，样品放置在转盘19上，调节并启动出水孔面积可调的模拟淋雨装置，实现对样品的喷淋，从而获取样品被雨侵蚀冲击后的数据。
如图5所示，本实施例还还包括控制器、出水孔内孔面积设定器和显示器，出水孔内孔面积设定器和电子引伸计13与控制器电连接，旋转机构10和显示器均与控制器电连接。
本发明通过还包括控制器、出水孔内孔面积设定器和显示器，出水孔内孔面积设定器与控制器电连接，旋转机构10和电子引伸计13均与控制器电连接的设计，通过控制器控制旋转机构10启动，根据需要的内孔面积，调整出水孔3内孔面积，自动化程度高，精确度高，从而保证获取数据的精度。
所述的减速电机1003与控制器电连接。
所述控制器、所述出水孔内孔面积设定器、减速电机、电子引伸计及所述显示器，其本身的结构和功能均为公知的，本发明旨在保护上述电器件整体电连接后的方案，上述电器件仅仅是完成信号传递的过程，而对信号本身不做软件上的处理。
如图5所示，本实施例还包括启动按钮，启动按钮与控制器电连接，驱动组件与控制器电连接。
本发明通过包括启动按钮，启动按钮与控制器电连接，驱动组件与控制器电连接的设计，提高雨滴侵蚀模拟系统的整体的自动化程度，提高试验效率。
所述启动按钮和驱动组件，其本身的结构和功能均为公知的，本发明旨在保护上述电器件整体电连接后的方案，上述电器件仅仅是完成信号传递的过程，而对信号本身不做软件上的处理。
如图3所示，本实施例的试验舱17上设有舱门20，舱门20上设有观察窗21，观察窗21上安装有视频监控装置，还包括存储器，视频监控器与控制器电连接，存储器与控制器电连接。
本发明通过试验舱17上设有舱门20，舱门20上设有观察窗21，观察窗21上安装有视频监控装置，还包括存储器，视频监控器与控制器电连接，存储器与控制器电连接的设计，舱门20的设计，便于对样品的放置，观察窗21的设计，方便对样品的观察；同时，通过视频监控器可以对喷淋情况进行监测，并将数据发送至控制器，控制器将接受数据发送至存储器存储，方便后续数据的调取。
如图3、图4所示，本实施例的驱动组件包括外套接于旋转轴18上的固定套22，固定套22与试验舱17连接，旋转轴18顶部穿出固定套22通过传动皮带23与驱动电机24的转动轴连接。
本发明通过驱动组件包括外套接于旋转轴18上的固定套22，固定套22与试验舱17连接，旋转轴18顶部穿出固定套22通过传动皮带23与驱动电机24的转动轴连接的设计，可以实现旋转轴18转动。
本发明的驱动电机24与控制器电连接。
如图5所示，本实施例还包括水箱、流量调节设定器和水温设定器，水箱的出水口通过供水管与中空圆管1上还设有进水孔4连通，供水管上安装有流量调节阀和水泵，水箱内设有第一温度传感器，试验舱17内设有第二温度传感器，还包括设于水箱内的第一加热装置，设于试验舱17上的第二加热装置，流量调节阀、水泵、第一加热装置和第二加热装置均与控制器电连接，第一温度传感器、第二温度传感器、流量调节设定器均与控制器电连接。
本发明通过还包括水箱、流量调节设定器和水温设定器，水箱的出水口通过供水管与中空圆管1上还设有进水孔4连通，供水管上安装有流量调节阀和水泵，水箱内设有第一温度传感器，试验舱17内设有第二温度传感器，还包括设于水箱内的第一加热装置，设于试验舱17上的第二加热装置，流量调节阀、水泵、第一加热装置和第二加热装置均与控制器电连接，第一温度传感器、第二温度传感器、流量调节设定器均与控制器电连接的设计，可以自动控制进水的流量，同时，设定水箱内温度，控制器根据水箱内水温控制试验舱17内的温度，真实模拟环境的温度，保证获取数据的有效性。
本发明的第一加热装置和第二加热装置、流量调节阀和水泵，其本身的结构和功能均为公知的，本发明旨在保护上述电器件整体电连接后的方案，上述电器件仅仅是完成信号传递的过程，而对信号本身不做软件上的处理。
雨滴侵蚀模拟系统测试过程，包括如下步骤：
S1)将样品放入到旋转盘19上，关闭试验舱17；
S1)根据需要的内孔面积，通过旋转机构10转动芯轴9，调整出水孔3内孔面积，启动驱动组件和水泵，从而模拟雨滴对样品的侵蚀。
具体地，根据要求的雨滴模拟，通过出水孔内孔面积设定器设定后，控制器控制旋转机构10调节芯轴9，转动弧形板5，使得出水孔3形成需要的出水面积，启动按钮开启，控制器控制水泵启动，使得水进入中空圆管1，并从出水孔3喷出，同时根据流量调节设定器设定的流量，控制水流速度，根据水温设定器设定的水温，控制器控制第一加热装置和第二加热装置加热温度；视频监控器监控样品侵蚀情况，并将数据发送至控制器，控制器发送至存储器存储数据。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种出水孔面积可调的模拟淋雨装置，其特征在于：包括中空圆管(1)，中空圆管(1)一端封闭，另一端设有用于与芯轴伸入的伸入孔(101)，沿中空圆管(1)的长度方向间隔布设有多个出水孔(3)，中空圆管(1)上还设有进水孔(4)，中空圆管(1)内部设有与其内壁紧密贴合的弧形板(5)，弧形板(5)上设有与各出水孔(3)一一对应的内孔(6)，位于伸入孔(101)一端的弧形板(5)上可拆卸连接有连接板(7)；还包括空心轴(2)，空心轴(2)一端通过连接件(8)与设有伸入孔(101)的中空圆管(1)一端连接，空心轴(2)内螺接有芯轴(9)，芯轴(9)一端穿过连接件(8)进入伸入孔(101)内与连接板(7)连接，芯轴(9)另一端穿出空心轴(2)与旋转机构(10)连接，旋转机构(10)固定于套接于空心轴(2)外的轴套(11)上。
2.根据权利要求1所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，其特征在于：与旋转机构(10)连接的芯轴(9)一端还连接有转动杆(12)，转动杆(12)与电子引伸计(13)连接，电子引伸计(13)通过连接块(14)固定于轴套(11)上。
3.根据权利要求1所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，其特征在于：伸入孔(101)内的芯轴(9)一端外套接有压缩弹簧(15)。
4.根据权利要求1所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，其特征在于：旋转机构(10)包括外套于芯轴(9)上的从动齿轮(1001)，与从动齿轮啮合的主动齿轮(1002)，主动齿轮(1002)与减速电机(1003)的转动轴连接，减速电机(1003)固定于轴套(11)上。
5.根据权利要求1所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，其特征在于：弧形板(5)转动后，出水孔(3)内孔面积调节范围为2mm2-20mm2。
6.一种雨滴侵蚀模拟系统，其特征在于：包括试验舱(17)，试验舱(17)内设有旋转轴(18)，旋转轴(18)的低端连接有转盘(19)，旋转轴(18)顶端与驱动组件连接；沿旋转轴(18)的周向间隔布设有多个如权利要求2-5中任一项所述的出水孔面积可调的模拟淋雨装置，出水孔面积可调的模拟淋雨装置一端与试验舱(17)穿装固定。
7.根据权利要求6所述的雨滴侵蚀模拟系统，其特征在于：还包括控制器、出水孔内孔面积设定器和显示器，出水孔内孔面积设定器和电子引伸计(13)与控制器电连接，旋转机构(10)和显示器均与控制器电连接。
8.根据权利要求6所述的雨滴侵蚀模拟系统，其特征在于：还包括启动按钮，启动按钮与控制器电连接，驱动组件与控制器电连接。
9.根据权利要求8所述的雨滴侵蚀模拟系统，其特征在于：试验舱(17)上设有舱门(20)，舱门(20)上设有观察窗(21)，观察窗(21)上安装有视频监控装置，还包括存储器，视频监控器与控制器电连接，存储器与控制器电连接。
10.根据权利要求6所述的雨滴侵蚀模拟系统，其特征在于：驱动组件包括外套接于旋转轴(18)上的固定套(22)，固定套(22)与试验舱(17)连接，旋转轴(18)顶部穿出固定套(22)通过传动皮带(23)与驱动电机(24)的转动轴连接。
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