CN114608961A - 一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置以及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置以及测量方法，属于深海设备实验装置技术领域，包括刚性耐压容器、柔性外囊体、进水单向阀；刚性耐压容器的内侧具有可密封的测量腔，刚性耐压容器具有可以打开并用于将被测量物体或设备放入测量腔的开口，刚性耐压容器设置与测量腔连通且可以封闭的开孔，刚性耐压容器设置与测量腔连通的进水孔；柔性外囊体具有与内部的囊腔相通的端口，端口与刚性耐压容器的进水孔连通；进水单向阀设于刚性耐压容器的测量腔与柔性外囊体的囊腔之间，进水单向阀用于阻断刚性耐压容器的测量腔中的水流向外囊体的囊腔中。本装置具有操作简单、通用性强以及安全性高的优点。

Description

一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置以及测量方法

技术领域

本发明属于深海水下设备测量实验技术领域，尤其涉及一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置以及测量方法。

背景技术

海洋深处存在大量的矿产资源、石油资源和深海生物，这些资源及生物有着巨大的科研和经济价值。因此，深海探测对于深海生态的研究和利用、深海石油资源和矿产资源的开采以及深海地质结构的研究，有着非常重要的意义。深海环境的特点是高压、黑暗、低温、缺氧等，人体和普通设备都很难在这种条件下完成工作，深海航行器成为开发海洋的核心工具。

随着水深度增加，水的密度也会变大，水下物体或设备因承受更大的压力而发生较大的压缩变形，为了保证深海航行器的运行安全，必须准确的测量出航行器及其浸水部件的压缩变形量。目前，传统的测量方法或是无法简单且准确的测量水下物体的压缩量，测量方法复杂且成本高；或是测量用设备与被测物体或者设备没有有效的分割，测量用设备与被侧物体或者设备之间适配要求高，通用性差；再或是在高压力测试后，装置存在安全隐患，对测量实验人员的人身安全构成严重的威胁。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决目前深海物体或者装置用变形测量装置操作复杂、通用性以及安全性差的问题的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置以及测量方法。

本发明是这样实现的，一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，包括刚性耐压容器、柔性外囊体、进水单向阀；所述刚性耐压容器的内侧具有可密封的测量腔，所述刚性耐压容器具有可以打开并用于将被测量物体或设备放入所述测量腔的开口，所述刚性耐压容器设置与所述测量腔连通且可以封闭的开孔，所述刚性耐压容器设置与所述测量腔连通的进水孔；所述柔性外囊体具有与内部的囊腔相通的端口，所述端口与所述刚性耐压容器的进水孔连通；所述进水单向阀设于所述刚性耐压容器的测量腔与所述柔性外囊体的囊腔之间，所述进水单向阀用于阻断刚性耐压容器的测量腔中的水流向外囊体的囊腔中。

在上述技术方案中，优选的，所述刚性耐压容器包括筒体、下端盖和上端盖，所述筒体的下部为所述刚性耐压容器的开口，下端盖安装在所述筒体的下部并封盖所述开口，所述上端盖安装在所述筒体的上部。

在上述技术方案中，优选的，所述筒体为圆柱形筒体，所述下端盖与所述筒体之间、所述上端盖与所述筒体之间均安装有密封圈。

在上述技术方案中，优选的，所述上端盖和下端盖为半球形壳体构造，所述上端盖与所述筒体的端部设有卡接的环形凹槽，所述下端盖与所述筒体的端部设有卡接的环形凹槽，所述环形凹槽中设置用于固定上端盖与筒体以及下端盖与筒体的锁紧条。

在上述技术方案中，优选的，所述刚性耐压容器的开孔包括排水孔和排气孔，所述排气孔安装丝堵，所述刚性耐压容器安装与所述排水孔连通的排水单向阀，所述排水单向阀的进口与所述测量腔对接。

在上述技术方案中，优选的，所述刚性耐压容器安装用于封堵所述排水孔的堵头。

在上述技术方案中，优选的，所述柔性外囊体的端口为螺纹接头。

在上述技术方案中，优选的，所述进水单向阀设于所述刚性耐压容器的测量腔中，所述进水单向阀的进口与所述刚性耐压容器的进水口接通，所述柔性外囊体的端口与所述刚性耐压容器的进水口接通，所述柔性外囊体的端口与所述刚性耐压容器的进水口之间安装密封圈。

在上述技术方案中，优选的，所述柔性外囊体的外侧设有保护罩，所述保护罩固定于所述刚性耐压容器上。

本发明的另一目的，提供一种物体、设备水下大深度压缩变形测量方法，此方法采用上述任一所述形测量装置进行，其特征在于包括以下步骤：

1)将被测物体或者设备放入刚性耐压容器中；

2)将刚性耐压容器中注满水并将测量腔密封，将柔性外囊体注满水并将柔性外囊体的端口与刚性耐压容器的进水口对接，记录柔性外囊体充入水的体积计为V0；

3)将装置放入压力釜中，压力釜中压力增加至实验标定压力值，对所述的装置进行加压测试；

4)卸载压力釜中的压力后取出整个装置，测量外部皮囊中的水的体积记为V1；

得出体积变化量ΔV＝V0-V1即为被测设备在标定压力值下的压缩变形量。

本发明的优点和效果是：

1、在本装置的辅助作用下，可以利用压力釜实现变形量的测量，整个测量操作简单易行，容易掌握。

2、本装置的通用性强。本发明所提出的装置与被测设备或物体完全独立，无专用连接结构，可对各种尺寸以及构造的物体或者装置进行测量。

3、安全可靠。本装置在工程过程中，整个测量装置在空气中的状态下，装置内部不存在高压，最大程度地减少对操作人员的潜在伤害。

附图说明

图1是本发明实施例一的爆炸图；

图2是本发明中刚性耐压容器与柔性外囊体的连接结构剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决目前深海物体或者装置用变形测量装置操作复杂、通用性以及安全性差的问题，本发明特提供一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置以及测量方法，本装置具有操作简单、通用性强以及安全性高的优点。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：

实施例一

请参阅图1和图2，一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，包括刚性耐压容器1、柔性外囊体2、进水单向阀3。

刚性耐压容器的内侧具有可密封的测量腔，刚性耐压容器具有可以打开并用于将被测量物体或设备放入测量腔的开口，刚性耐压容器设置与测量腔连通且可以封闭的开孔，刚性耐压容器设置与测量腔连通的进水孔。刚性耐压容器的作用是作为物体或者装置变形测量提供封闭的压力空间。本实施例中，刚性耐压容器包括筒体1-1、下端盖1-2和上端盖1-3。筒体为圆柱形筒体，上端盖和下端盖为半球形壳体构造。筒体的下部为刚性耐压容器的开口，下端盖安装在筒体的下部并封盖开口，上端盖安装在筒体的上部。具体的，上端盖与筒体的端部设有卡接的环形凹槽，下端盖与筒体的端部设有卡接的环形凹槽，环形凹槽中设置用于固定上端盖与筒体以及下端盖与筒体的锁紧条，下端盖与筒体之间、上端盖与筒体之间均安装有密封圈，密封圈为O形密封圈。上端盖、下端盖与筒体之间的密封连接不限于上述结构，机械领域中可实现密封的任何连接方式均可适用于本技术方案中，如在上端盖和下端盖的圆周外沿加工出外螺纹，在筒体两端内沿加工出相适配的内螺纹，三者通过螺纹连接。

本实施例中，刚性耐压容器的开孔包括排水孔4和排气孔5，排气孔安装丝堵。排气孔的作用是在向测量腔内注入水的过程中，用于排空测量腔内的气体，且排气孔也可以作为向测量腔内注入水的孔。本实施例中，具体的，排气孔设于上端盖上，在排气孔内加工设置用于安装丝堵的螺纹，丝堵用于控制排气孔的开闭。

排水孔用于将测量腔内的水排出，本实施例中，排水孔设于上端盖上。刚性耐压容器安装与排水孔连通的排水单向阀6，排水单向阀的进口与测量腔对接。刚性耐压容器安装用于封堵排水孔的堵头。排水单向阀为常规已知阀体部件，可外购获得，排水单向阀用于限制排水孔中水的可流动方向，令排水孔中的水只能够自测量腔向外侧流动。具体的，排水单向阀设于测量腔的内侧，排水单向阀的出口与排水孔的内侧端口对接，堵头位于测量腔的外侧，堵头封堵排水孔的外侧端口。

柔性外囊体具有与内部的囊腔相通的端口，端口与刚性耐压容器的进水孔连通。柔性外囊体用于承受压力，并且将被侧物体或者装置的压缩变形量反映于自身的体积变化。本实施例中，柔性外囊体为皮质的囊体，柔性外囊体的内侧为囊腔。具体的，柔性外囊体的端口为螺纹接头。柔性外囊体通过端口与刚性耐压容器的下端盖上的进水口连接。即在下端盖的进水口外侧设有与柔性外囊体的端口适配的螺纹端头，此螺纹端头与端口的螺纹接头对接，且二者之间加装O形密封圈。

进水单向阀设于刚性耐压容器的测量腔与柔性外囊体的囊腔之间，进水单向阀用于阻断刚性耐压容器的测量腔中的水流向外囊体的囊腔中。进水单向阀为常规已知阀体部件，可通过外购获得。进水单向阀的作用是阻止刚性耐压容器的测量腔中的水向柔性外囊体的囊腔中。本实施例中，具体的，进水单向阀设于刚性耐压容器的测量腔中，进水单向阀的进口与刚性耐压容器的进水口接通。

本实施例中，在柔性外囊体的外侧设有保护罩7，保护罩固定于刚性耐压容器上。保护罩对柔性外囊体起到防护作用，保证装置在安装和搬运过程中柔性外囊体不发生变形。

实施例二

本发明的另一目的，提供一种物体、设备水下大深度压缩变形测量方法，此方法采用上述任一形测量装置进行，其特征在于包括以下步骤：

1)将被测物体或者设备放入刚性耐压容器中。

2)将刚性耐压容器中注满水并将测量腔密封，将柔性外囊体注满水并将柔性外囊体的端口与刚性耐压容器的进水口对接，记录柔性外囊体充入水的体积计为V0。具体的，将充满水的柔性外囊体与刚性耐压容器的下端盖连接，柔性外囊体安装于保护罩中。然后将安装好下端盖的刚性耐压容器的筒体内充满水，连接上端盖。再通过排气孔继续注水并将整个壳体内部的空气排尽，用丝堵密封排气孔。用密封堵头密封上端盖的排水孔。

3)将装置放入压力釜中，压力釜中压力增加至实验标定压力值，对的装置进行加压测试。在对装置加压之前去掉排水孔的堵头。当被测物体或者设备在受到测量腔的压力体积缩小后，刚性耐压容器的测量腔内部压力变小，柔性外囊体内的压力大于刚性耐压容器的测量腔内的压力，柔性外囊体中的水通过进水单向阀流入测量腔内部。

4)卸载压力釜中的压力后取出整个装置，测量外部皮囊中的水的体积记为V1。当整个测试完成后，压力釜卸载掉压力后，测量腔内部的压力大于外部压力，测量腔内部的水通过排水单向阀排出。

5)得出体积变化量ΔV＝V0-V1即为被测设备在标定压力值下的压缩变形量。通过测量柔性外囊体的体积变化，即可得到被测物体或者设备在所测压力下的压缩变形量。柔性外囊体的体积测量，可通过导出其内部液体进行测量的方式进行。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，包括：

刚性耐压容器，所述刚性耐压容器的内侧具有可密封的测量腔，所述刚性耐压容器具有可以打开并用于将被测量物体或设备放入所述测量腔的开口，所述刚性耐压容器设置与所述测量腔连通且可以封闭的开孔，所述刚性耐压容器设置与所述测量腔连通的进水孔；

柔性外囊体，所述柔性外囊体具有与内部的囊腔相通的端口，所述端口与所述刚性耐压容器的进水孔连通；

进水单向阀，所述进水单向阀设于所述刚性耐压容器的测量腔与所述柔性外囊体的囊腔之间，所述进水单向阀用于阻断刚性耐压容器的测量腔中的水流向外囊体的囊腔中。

2.根据权利要求1所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述刚性耐压容器包括筒体、下端盖和上端盖，所述筒体的下部为所述刚性耐压容器的开口，下端盖安装在所述筒体的下部并封盖所述开口，所述上端盖安装在所述筒体的上部。

3.根据权利要求2所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述筒体为圆柱形筒体，所述下端盖与所述筒体之间、所述上端盖与所述筒体之间均安装有密封圈。

4.根据权利要求3所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述上端盖和下端盖为半球形壳体构造，所述上端盖与所述筒体的端部设有卡接的环形凹槽，所述下端盖与所述筒体的端部设有卡接的环形凹槽，所述环形凹槽中设置用于固定上端盖与筒体以及下端盖与筒体的锁紧条。

5.根据权利要求1所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述刚性耐压容器的开孔包括排水孔和排气孔，所述排气孔安装丝堵，所述刚性耐压容器安装与所述排水孔连通的排水单向阀，所述排水单向阀的进口与所述测量腔对接。

6.据权利要求4所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述刚性耐压容器安装用于封堵所述排水孔的堵头。

7.根据权利要求1所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述柔性外囊体的端口为螺纹接头。

8.根据权利要求1所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述进水单向阀设于所述刚性耐压容器的测量腔中，所述进水单向阀的进口与所述刚性耐压容器的进水口接通，所述柔性外囊体的端口与所述刚性耐压容器的进水口接通，所述柔性外囊体的端口与所述刚性耐压容器的进水口之间安装密封圈。

9.根据权利要求1所述的物体、设备水下大深度压缩变形测量装置，其特征在于，所述柔性外囊体的外侧设有保护罩，所述保护罩固定于所述刚性耐压容器上。

10.一种物体、设备水下大深度压缩变形测量方法，其特征在于，此方法采用1-9任一所述形测量装置进行，其特征在于包括以下步骤：

1)将被测物体或者设备放入刚性耐压容器中；

2)将刚性耐压容器中注满水并将测量腔密封，将柔性外囊体注满水并将柔性外囊体的端口与刚性耐压容器的进水口对接，记录柔性外囊体充入水的体积计为V₀；

3)将装置放入压力釜中，压力釜中压力增加至实验标定压力值，对所述的装置进行加压测试；

4)卸载压力釜中的压力后取出整个装置，测量外部皮囊中的水的体积记为V1；

5)得出体积变化量ΔV＝V0-V1即为被测设备在标定压力值下的压缩变形量。

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