CN207850887U - 海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，包括一个主轴，所述的主轴在驱动装置的驱动下旋转，所述的主轴通过两套公转运动装置驱动两个工作轴旋转，实现试片在海水缸中的圆周运动，模拟船舶在海中的航行；所述的主轴通过两套往复运动装置驱动所述的工作轴在海水缸中的上下往复运动，模拟船舶在海浪中的颠簸；所述的主轴通过两套自转运动装置驱动所述的工作轴自转，进而实现试片在大范围公转过程中的自转，保证试片的受力均匀，增加试片实验面积。

Description

海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验用模拟装置，特别涉及一种船舶航海过程表面腐蚀情况模拟检测试验装置。

背景技术

随着人类发展的历史进程，陆地资源的日渐衰竭，海洋已引起国际社会的普遍重视。然而，随着近几十年世界工业的发展，海洋的污染也日趋严重，使局部海域环境发生了很大变化，并有继续恶化的趋势。船舶由于长期处于各类复杂的海洋环境，极易发生腐蚀，不仅影响船舶的快速性和操纵性，还会使其结构强度下降，严重影响航行安全。

船舶污染不仅是海洋环境污染的主要类型之一，也是温室气体排放的重要污染源之一。为了起到一定的防止船舶腐蚀的效果，目前在船舶上使用的涂料绝大多数是有机涂料。涂料的主要组分的有机溶剂在船舶涂料涂装的过程中，挥发到大气中，造成了大气污染。国家对于在船舶工业逐步采用节能减排和绿色环保的船舶涂料和实施相应的涂装工艺是非常艰难而长期的目标。进一步开展船舶防腐蚀技术的研究，对我国海洋现状来说是刻不容缓的。

船舶腐蚀是一个非常复杂的化学现象,表现为腐蚀环境多样、腐蚀形态各异、腐蚀原因不同。而往往各种腐蚀又会相互交叉。比如船体某一处腐蚀,通常会是几种腐蚀的共同作用的结果,如果单独采用一种防腐措施,仍然不能解决腐蚀现象。现如今对船舶防腐蚀的常用方法——涂料保护和阴极保护，在船舶运行中都仍然存在着一些不可避免的弊端。因此，研究海洋环境下钢结构构筑物的腐蚀规律，发展海洋腐蚀控制的新方法和新技术，对于保障海洋设施安全、促进循环经济、保护海洋环境、发展节约型社会具有重大意义。

发展海洋腐蚀控制的新方法和新技术需要以海洋环境中钢铁材料的腐蚀行为规律和相关的腐蚀数据积累为依据。而实海试验是一种可靠的方法，但是这种方法的缺点也是显而易见的。现场试验需要大量的人力、物力，工作量大，不便于随时观察和测试，周期较长。另外，由于恶劣的海洋条件，试样很容易丢失也给工作造成困难，甚至失败。

当前研究现状仍存在不足：

1.水循环式海洋腐蚀模拟实验装置

为了实现海水的潮差变化，管道连通两个盛放海水的容器来实现海水循环。在模拟试验装置中通常采用虹吸原理来实现潮涨潮落：在试验中通过调节进水管阀门，向容器中恒流注水，当液面达到指定液面时，海水便通过虹吸管自动排出；通过调节虹吸管的阀门，使排水量大于注水量时，页面开始下降，当液面降至虹吸管底部时，排水自动停止，液面开始回升。但是此结构占用空间较大，管道线路较长，且在水循环过程中伴随着较大的噪音，测量准确性和装置稳定性均存在较大弊端。

2.烤箱式海洋腐蚀模拟实验装置

烤箱式海洋腐蚀模拟实验装置属于环境适应性检测领域，包括升降机构、支架、烘烤灯、恒温恒湿箱、浸泡箱、微控面板；在恒温恒湿箱的内部设有支架，上方水平支架支撑试样挂件，转动装置安装于试样挂架上方，试件通过钢丝绳挂于试样挂件上，电机带动转动装置，转动装置控制固定在试样挂架上的试件浸入到溶液和提升到空气中，下方水平支架上放置有浸泡箱，烘烤灯安装于竖直支架的中部位置；通过微控面板采用微循环的方式控制箱体内空气的温度和相对湿度，采用交替浸渍的方式模拟海水飞溅，确保了试件干燥的均匀性，避免了强制气流引起的测试溶液的蒸发损失。但是烤箱式海洋腐蚀模拟检验装置对环境要求比较高，要求完全密封，恒温恒湿，只能用于实验室环境，不可用于实海模拟。

3.直热式海洋腐蚀模拟实验装置

直热式海洋腐蚀模拟装置即通过直接热源进行装置某些局部加热来保持水温的模拟实验装置。多数直热式装置通过在试验箱底部设置有加热器和温度传感器，且加热器经温度传感器与试验箱外的温度控制器电连接，利用温度传感器可以测定试验海水实际温度，与设定温度比较，并通过温度控制器判断，最终确定加热器是否需要加热，以便将试验海水温度控制在与实际海水温度接近的程度，较真实模拟实际海水温度，从而模拟海洋环境温度。但直热式保温的缺点也十分明显，当在较小的水域中可以实现较为准确的恒温，但在较大的水域中会导致局部水温过热或过凉，无法准确恒定水温模拟真实的海洋温度，从而大大降低实验精度。

4.叶轮旋转式海洋腐蚀模拟实验装置

叶轮旋转式海洋腐蚀模拟实验装置利用边缘带齿叶轮叶片旋转拍打试验介质产生浪花并搅动液体运动，通过腐蚀试验箱内液位、叶片转速、样品架高度的综合调节，实现飞溅区、潮差区、全浸区三种腐蚀区域环境同时模拟。这种类型的海洋腐蚀模拟实验装置可有效加速海洋腐蚀进程，提高实验效率，但这种装置结构运动单一，海洋真实环境的还原度低，从而所得的实验数据可信度较低。

实用新型内容

为解决以上问题，本项目了研发了一种船舶航海过程表面腐蚀情况模拟检测试验装置，此装置可实现试片在海水缸中的圆周运动、自转运动及上下往复运动。工作时，保持试片的上端一段长度始终不全浸入海水中，同时下端一段长度始终全浸在海水中，运动过程中由于海水的波动以及浪花的飞溅，可较真实的模拟出海洋船舶腐蚀中腐蚀情况最严重的三个区：潮差区、飞溅区和全浸区，并通过传感器的检测获得试片腐蚀的即时情况。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，包括一个主轴，所述的主轴在驱动装置的驱动下旋转，所述的主轴通过两套公转运动装置驱动两个工作轴旋转，实现试片在海水缸中的圆周运动，模拟船舶在海中的航行；所述的主轴通过两套往复运动装置驱动所述的工作轴在海水缸中的上下往复运动，模拟船舶在海浪中的颠簸；所述的主轴通过两套自转运动装置驱动所述的工作轴自转，进而实现试片在大范围公转过程中的自转，保证试片的受力均匀，增加试片实验面积；在所述的试片上设有传感器，通过传感器来检测获得试片腐蚀的即时情况。

进一步的，所述的主轴的中间位置安装有一个定位件，所述的定位件包括一个呈十字型安装且固定在一起的定位板I和定位板II，所述的定位板I的两端安装公转运动装置，定位板II的两端各安装一个用于设置试片的工作轴；所述的公转运动装置实现工作轴的公转，所述的往复运动装置实现工作轴相对于定位件的上下往复运动。

进一步的，所述的两套公转运动装置包括一个安装在主轴上的主动齿轮，所述主动齿轮驱动两个从动齿轮I旋转，两个从动齿轮分别各自安装在一个公转轴上，两个公转轴分别安装在定位板I的两端，且在两个公转轴上各自设有一个从动带轮I，两个从动带轮I分别与安装在主轴上的两个主动带轮I通过带连接。

进一步的，两个所述的公转轴相对于主轴对称。

进一步的，两个所述的主动带轮I在主轴上上下布置。

进一步的，所述的两套往复运动装置包括两个安装在定位板II上部的从动带轮II，两个所述的从动带轮II分别与安装在主轴上的两个主动带轮II通过带连接；在所述的从动带轮II的顶部固定一个偏心旋转件，所述的偏心旋转件带动连杆I旋转，所述的连杆I驱动一个滑块水平直线，所述的滑块与连杆II相连，所述的连杆II带动所述的工作轴上下往复运动。

进一步的，两个所述的从动带轮II相对于主轴对称设置。

进一步的，两个所述的主动带轮I在主轴上上下布置。

进一步的，所述的两套自转运动装置包括两个分别安装在工作轴上的从动带轮III,两个所述的从动带轮III分别与安装在主轴上的两个主动带轮III通过带连接；进而实现连个工作轴的自转。

进一步的，两个所述的工作轴相对于所述的主轴对称设置。

本实用新型的工作原理如下：

试片在海水缸中的圆周运动、自转运动及上下往复运动，运动的同时，保持试片的上端一段长度始终不全浸入海水中，同时下端一段长度始终全浸在海水中，运动过程中由于海水的波动以及浪花的飞溅，可较真实的模拟出船舶在海水中腐蚀情况最严重的三个区：潮差区、飞溅区和全浸区，并通过在试片上设置传感器来检测获得试片腐蚀的即时情况。本实用新型所公开的装置功能综合海洋环境模拟、检测于一体，采用可分离非一体式机构，可用于实验室、实海等多种实验场所。

本实用新型的有益效果：

1、船舶在海洋中的运动过程较为复杂，现有的海洋环境腐蚀模拟实验装置模拟的运动过程过于单一，不能精确模拟船舶运动过程，本产品多维度运动互相结合，实验的精确度高、可靠性强。

2、现有装置的各机构多浸于水中，机构本身在海水中的腐蚀所产生的成分会对腐蚀监测产生干扰，降低实验精度，且机构在海水中的腐蚀会大大降低设备寿命，本产品主要机构在水面以上，仅有试片部分浸于水中，提高了实验准确性及设备的耐久性。

3、现有装置结构复杂，灵活度差，对实验场所要求高，本产品采用分体的式设计，可用于实验室、真是海洋等多种实验场所。

4、现有装置多采用水循环式设计，需进水箱和出水箱等多个箱体配合使用，体积庞大，本产品采用试片的相对运动造波，无需水循环系统，既避免了水的浪费，又大大减小了装置体积，同时保证了装置的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的海洋环境腐蚀模拟试验装置的立体图；

图2为本实用新型实施例所公开的海洋环境腐蚀模拟试验装置的主体图；

图3为本实用新型实施例所公开的海洋环境腐蚀模拟试验装置的俯视图；

图4为本实用新型实施例所公开的海洋环境腐蚀模拟试验装置的左视图；

图5为本实用新型实施例所公开的海洋环境腐蚀模拟试验装置的公转运动装置、自传运动装置部分的俯视图；

图中，1为主轴；2为推力轴承；3-1、3-2为主支撑板；4-1、4-2为圆锥滚子轴承；5为偏心凸块板；6为连杆I；7-1、7-2为工作轴；8为套筒；9-1、9-2为同步带带轮；10-1、10-2为推力轴承；11-1、11-2为试片架；12-1、12-2为定位板；13-1、13-2为从动带轮；14-1、14-2为公转轴；15为滑块轨道；16为连杆II；17为大齿轮；18-1、18-2、18-3、18-4为同步带带轮；19为支撑轴；20为推力轴承；21-1、21-2为同步带带轮；22为支撑架；23-1 23-2为同步带带轮；24-1、24-2为小齿轮，25滑块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

术语解释部分:本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

此外，本实用新型中的主动带轮I/II/III、从动带轮I/II/III均采用的同步带带轮，但是同步带带轮仅仅是其中的一个实施方式，还可以采用其他的带轮进行代替。本实用新型中的偏心凸块板仅仅是偏心旋转件中的一种实施例，还可以采用别的结构。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种海洋环境腐蚀模拟试验装置。本装置能够在室内模拟外海真实腐蚀环境，并且通过水循环系统真正实现全天候自动化作业，实现在实验室内模拟海洋环境，尤其是对潮差区的模拟。通过实验室挂片试验，实时监测腐蚀数据，研究钢铁材料在海洋环境下五个不同区带的腐蚀行为及规律，为发展海洋腐蚀控制的新方法和新技术提供理论依据。

本实用新型提供的海洋环境腐蚀模拟试验装置，结构如图所示，该装置多维度运动互相结合，实验的精确度高、可靠性强，设备的耐久性、稳定性强，装置体积小，灵活性高，可用于实验室、真实海洋等多种实验场所。

如图1、2、3所示的海洋环境腐蚀模拟试验装置，包括一个主轴1，主轴1通过一个电机驱动其旋转，主轴穿过主支撑板3-1、定位板12-1、12-2以及主支撑板3-2，主轴1与主支撑板3-1之间通过推力轴承2相连，主轴1与主支撑板3-2之间通过推力轴承20相连；主支撑板3-2与定位板之间通过两个支撑架22支撑。

主轴1通过两套公转运动装置驱动两个工作轴旋转，实现试片在海水缸中的圆周运动，模拟船舶在海中的航行；所述的主轴通过两套往复运动装置驱动所述的工作轴在海水缸中的上下往复运动，模拟船舶在海浪中的颠簸；所述的主轴通过两套自转运动装置驱动所述的工作轴自转，进而实现试片在大范围公转过程中的自转，保证试片的受力均匀，增加试片实验面积。

在主轴1的中间位置安装有一个定位件，所述的定位件包括一个呈十字型安装且固定在一起的定位板12-1和定位板12-2，所述的定位板12-1的两端安装公转运动装置，定位板12-2的两端各安装一个用于设置试片的工作轴7-1、7-2；所述的公转运动装置实现工作轴7-1、7-2的公转，所述的往复运动装置实现工作轴相对于定位件的上下往复运动。

工作轴7-1、7-2安装在定位板上，公转运动装置带动定位板公转，进而实现工作轴7-1、7-2的公转。

两套公转运动装置包括一个安装在主轴上的主动齿轮，即图中的大齿轮17，所述大齿轮17驱动两个从动齿轮I旋转，即图中的小齿轮24-1、24-2；两个小齿轮24-1、24-2分别各自安装在一个公转轴14-1、14-2上，两个公转轴分别安装在定位板12-1的两端，且在两个公转轴上各自设有一个从动带轮13-1、13-2，两个从动带轮13-1、13-2分别与安装在主轴上的两个主动带轮18-1、18-2通过带连接。

两个所述的公转轴14-1、14-2相对于主轴1对称；公转轴14-1、14-2通过圆锥滚子轴承4-1、4-2安装在定位板12-1上；两个所述的主动带轮18-1、18-2在主轴1上上下布置；从动带轮13-1、13-2也上下布置，分别与主动带轮18-1、18-2的位置对应。

进一步的，两套往复运动装置结构完全相同，其包括两个安装在定位板12-2上部的主动带轮II,即图中的同步带带轮23-1、23-2，两个所述的同步带带轮23-1、23-2分别与安装在主轴上的两个从动带轮II(即同步带带轮18-3、18-4)通过带连接；具体的传动部分完全相同，下面以一套为例进行说明：在同步带带轮23-1的顶部固定一个偏心旋转件(即图中的偏心凸块板5)，所述的偏心凸块板5带动连杆I6旋转，所述的连杆I6驱动一个滑块25水平直线，所述的滑块25与两个连杆II16相连，所述的连杆II16带动所述的工作轴11-1上下往复运动。

滑块25沿着滑块轨道移动；具体的滑块轨道结构如图滑块轨道19所示，同步带带轮23-1、23-2分别通过支撑轴支撑，如图所示，其中同步带带轮23-1通过支撑轴19支撑。

两个所述的同步带带轮23-1、23-2相对于主轴1对称设置；两个所述的同步带带轮18-3、18-4在主轴1上上下布置；

进一步的，所述的两套自转运动装置包括两个分别安装在工作轴7-1、7-2上的从动带轮III(即附图中的同步带带轮21-1、21-2),两个所述的从动带轮III(即附图中的同步带带轮9-1、9-2)分别与安装在主轴上的两个主动带轮III(即附图中的同步带带轮21-1、21-2)通过带连接；进而实现连个工作轴的自转。两个所述的工作轴相对于所述的主轴对称设置。

工作轴7-1、7-2的底部安装试片架11-1、11-2。

本实用新型中所述的齿轮、带轮与轴之间的均通过键连接，键可以根据需要选择平键等不同的键。公转轴两个的最上方通过键与小齿轮连接，与之相对应的主轴位置连接有大齿轮，大齿轮与套筒焊接在一起，而与主轴间隙配合，套筒通过轴承固定在主轴上，主轴转动时套筒固定不动，从而与之连接的大齿轮固定不动，两套公转装置中的小齿轮与主轴上同一大齿轮啮合。主轴转动时，其上的主动带轮随之转动，通过带传动将动力传输给公转轴上的从动带轮上，使公转轴自身转动，同时公转轴上的大齿轮随之转动并因与小齿轮的啮合而整体绕小齿轮转动，从而带动了整体装置绕主轴的圆周运动，因定位板与工作轴相连，从而实现了试片在海水缸中的圆周运动。

进一步的，另外一种优选的实施例，在公转运动装置中，偏心凸块板焊接在从动带轮之上，通过铰链与连杆I的一端连接，连杆I的另一端通过铰链与滑块相连，此铰链安装在滑块I的上表面上，滑块I套在与定位板相固定的导轨上，沿导轨往复运动；滑块I的前表面通过铰链与连杆II的一端相连，连杆II的另一端通过铰链与滑块II相连，铰链安装在滑块II的前表面上；滑块II通过焊接固定在工作轴上端；

偏心凸块板、连杆I/II、滑块I/II与机架构成曲柄滑块机构，其中偏心凸块板可视为曲柄，主轴转动时，通过带传动使偏心凸块板转动，根据曲柄滑块机构的运动原理，滑块可在导轨上往复运动；同时，滑块、连杆I/II、滑块I/II与机架又构成双滑块机构，根据双滑块机构的运动原理，滑块由于工作轴的约束可沿工作轴轴向往复运动，从而实现了试片在海水缸中的上下往复运动。

进一步的，另外一种优选的实施例，在自传运动装置中还包括套筒I和II，套筒I固定在定位板上，套筒II上部有一环形凸起，两套筒之间固定圆锥滚子轴承；套筒II与工作轴之间通过滑键连接，使工作轴上下往复运动时套筒II不随之上下运动；从动带轮III通过键连接固定在套筒II上，从动轮III进而通过与套筒II的键连接带动套筒II转动，套筒II又通过与工作轴的滑键连接，将动力传输给工作轴，使工作轴自转。

原动力传输装置位于主轴一侧，包括电动机，减速器，联轴器。电动机与减速器相连，减速器通过联轴器与主轴相连。电动机将动力传输给减速器，减速器降低配速后通过联轴器将动力传给主轴，而后由主轴将动力传给自转运动、公转运动、往复运动三套装置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，包括一个主轴，所述的主轴在驱动装置的驱动下旋转，所述的主轴通过两套公转运动装置驱动两个工作轴旋转，实现试片在海水缸中的圆周运动，模拟船舶在海中的航行；所述的主轴通过两套往复运动装置驱动所述的工作轴在海水缸中的上下往复运动，模拟船舶在海浪中的颠簸；所述的主轴通过两套自转运动装置驱动所述的工作轴自转，进而实现试片在大范围公转过程中的自转，保证试片的受力均匀，增加试片实验面积；在所述的试片上设有传感器，通过传感器来检测获得试片腐蚀的即时情况。

2.如权利要求1所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，所述的主轴的中间位置安装有一个定位件，所述的定位件包括一个呈十字型安装且固定在一起的定位板I和定位板II，所述的定位板I的两端安装公转运动装置，定位板II的两端各安装一个用于设置试片的工作轴；所述的公转运动装置实现工作轴的公转，所述的往复运动装置实现工作轴相对于定位件的上下往复运动。

3.如权利要求2所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，所述的两套公转运动装置包括一个安装在主轴上的主动齿轮，所述主动齿轮驱动两个从动齿轮I旋转，两个从动齿轮分别各自安装在一个公转轴上，两个公转轴分别安装在定位板I的两端，且在两个公转轴上各自设有一个从动带轮I，两个从动带轮I分别与安装在主轴上的两个主动带轮I通过带连接。

4.如权利要求3所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，两个所述的公转轴相对于主轴对称。

5.如权利要求3所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，两个所述的主动带轮I在主轴上上下布置。

6.如权利要求2所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，所述的两套往复运动装置包括两个安装在定位板II上部的从动带轮II，两个所述的从动带轮II分别与安装在主轴上的两个主动带轮II通过带连接；在所述的从动带轮II的顶部固定一个偏心旋转件，所述的偏心旋转件带动连杆I旋转，所述的连杆I驱动一个滑块水平直线，所述的滑块与连杆II相连，所述的连杆II带动所述的工作轴上下往复运动。

7.如权利要求6所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，两个所述的从动带轮II相对于主轴对称设置。

8.如权利要求6所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，两个所述的主动带轮I在主轴上上下布置。

9.如权利要求2所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，所述的两套自转运动装置包括两个分别安装在工作轴上的从动带轮III,两个所述的从动带轮III分别与安装在主轴上的两个主动带轮III通过带连接；进而实现连个工作轴的自转。

10.如权利要求9所述的海洋装备表层涂料防锈防污能力动态模拟实验装置，其特征在于，两个所述的工作轴相对于所述的主轴对称设置。