一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，該裝置包括三個單元，分別為阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置和軟件控制系統(tǒng)；所述阻力測試試驗(yàn)箱包括負(fù)載軸承、連軸、樣品裝載裝置、扭矩傳感器、測試槽；所述連軸上從上往下依次裝有電動機(jī)、連接器A、扭矩傳感器、連接器B、負(fù)載軸承和樣品裝載裝置；所述測試槽位于連軸下方；所述所述航行模擬試驗(yàn)裝置由多個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱組成，每個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱內(nèi)含有一個電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；航行模擬試驗(yàn)箱內(nèi)為海水。本試驗(yàn)裝置通過控制流速、溫度等因素的變化范圍和頻率，形成不同湍流狀態(tài)，應(yīng)用于測試節(jié)能降阻涂層在模擬船舶航行狀態(tài)下的阻力變化，對涂層的降阻效果進(jìn)行評價。
【專利說明】一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測量實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]減阻性能作為節(jié)能減阻型防污漆的重要特性，目前國際上通行的評價方法為主要依靠實(shí)船航行經(jīng)驗(yàn)和燃油消耗量進(jìn)行評估。但實(shí)船試驗(yàn)費(fèi)用高昂、試驗(yàn)周期較長，且環(huán)境影響因素較多，針對防污涂層減阻性能的評價，需要通過船舶實(shí)際航行的功率或油耗進(jìn)行換算才能體現(xiàn)，而海洋環(huán)境的地域差異，海流速度、溫度的變化，海洋污損生物附著引起的涂層表面粗糙度變化等均會對船舶的航行狀態(tài)產(chǎn)生較大影響，從而導(dǎo)致航行功率或油耗的不確定。同時進(jìn)行實(shí)船試驗(yàn)時，船舶在水面的興波阻力以及船體結(jié)構(gòu)的形態(tài)阻力占總阻力的70%左右，當(dāng)其發(fā)生變化時，就會掩蓋由防污涂層減阻效應(yīng)產(chǎn)生的后果，使的該方法對防污涂層減阻性能的評價結(jié)果產(chǎn)生不確定性。此外，采用空泡水筒對新型節(jié)能減排型防污涂層進(jìn)行摩擦阻力測試，是另一種可行的手段，但該試驗(yàn)對設(shè)備條件要求較高，試驗(yàn)裝置龐大，運(yùn)行保養(yǎng)維修費(fèi)用高昂，一般的企業(yè)或?qū)嶒?yàn)室難以實(shí)現(xiàn)。因此，十分需要設(shè)計(jì)、建造、制定一套可適用于普通實(shí)驗(yàn)室條件下測試防污涂層摩擦阻力的試驗(yàn)裝置，快速、便捷的進(jìn)行涂層減阻性能評價。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服【背景技術(shù)】中的不足，本發(fā)明公開了一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置。本試驗(yàn)裝置通過控制流速、溫度等因素的變化范圍和頻率，形成不同湍流狀態(tài)，測試涂層與海水界面摩擦阻力；應(yīng)用該裝置可以有效設(shè)置、監(jiān)控、記錄涂層減阻性能測試過程的試驗(yàn)時間、水流沖刷速度速、溫度和粗糙度的變化，應(yīng)用于測試節(jié)能降阻涂層在模擬船舶航行狀態(tài)下的阻力變化，對涂層的降阻效果進(jìn)行評價。
[0005]本發(fā)明的目的在于建立一種可以模擬船舶航行湍流狀態(tài)，測試船體涂層與海水摩擦阻力，評價涂層減阻性能的試驗(yàn)裝置，填補(bǔ)國內(nèi)在這方面的空白，改變以往只有少數(shù)擁有大型模擬試驗(yàn)裝置的專業(yè)測試機(jī)構(gòu)才能進(jìn)行防污涂層減阻性能測試的狀況，可為新一代長效防污涂料的研制提供測試評價的技術(shù)基礎(chǔ)，對規(guī)范防污漆產(chǎn)品性能具有重要意義。本發(fā)明的使用，可以提高新型節(jié)能減阻防污涂料研制成功率，降低研制費(fèi)用。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，該裝置包括三個單元，分別為阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置和軟件控制系統(tǒng)；所述阻力測試試驗(yàn)箱包括負(fù)載軸承、連軸、樣品裝載裝置、扭矩傳感器、測試槽；所述連軸上從上往下依次裝有電動機(jī)、連接器A、扭矩傳感器、連接器B、負(fù)載軸承和樣品裝載裝置；所述測試槽位于連軸下方；所述所述航行模擬試驗(yàn)裝置由多個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱組成，每個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱內(nèi)含有一個電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；航行模擬試驗(yàn)箱內(nèi)為海水，各個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱之間通過開關(guān)控制相互連接；所述阻力測試試驗(yàn)箱和航行模擬試驗(yàn)裝置分別連接軟件控制系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明所述阻力測試試驗(yàn)箱還包括升降驅(qū)動裝置；所述升降驅(qū)動裝置包括機(jī)架、升降臺和傳動箱；機(jī)架上端固定支撐板A，所述支撐板A與升降臺之間設(shè)置導(dǎo)軌；所述阻力測試試驗(yàn)箱的電動機(jī)上固定支撐板B;所述支撐板B安裝于導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌與傳動箱連接。
[0008]本發(fā)明還包括兩組海水恒溫裝置，分別與阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置連接；所述海水恒溫裝置連接軟件控制系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明連軸上端電動機(jī)為無級變速，轉(zhuǎn)速范圍為0~1500r/min。
[0010]本發(fā)明所述扭矩傳感器的量程0-10Ν.m。
[0011]本發(fā)明所述升降驅(qū)動裝置的升降行程(T900mm。
[0012]本發(fā)明所述樣品裝載裝置所負(fù)載的樣品為圓筒形，采用聚碳酸酯基材，大小為Φ200X200mm。
[0013]本發(fā)明所述海水恒溫裝置的總水容量700L，最大冷卻速度:15-18min/°C。
[0014]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:本發(fā)明的防污涂層降阻性能試驗(yàn)裝置可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬船舶航行狀態(tài)，進(jìn)行防污涂層降阻性能的測試，相比于船?；蚩张菟驳却笮驮囼?yàn) 設(shè)施，該裝置操作便捷，易于控制試驗(yàn)條件，其主要效果體現(xiàn)如下:
充分模擬了船舶航行狀態(tài)下，測試船底防污涂層與湍流海水作用產(chǎn)生的摩擦阻力，以控制試驗(yàn)運(yùn)動速度，監(jiān)控流通雷諾數(shù)，獲得穩(wěn)定湍流狀態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)目的，與常規(guī)固定試樣，流體高速沖刷的試驗(yàn)方式相比，節(jié)約能耗，減少試驗(yàn)過程的不可控因素。
[0015]采用微機(jī)編程控制，實(shí)現(xiàn)涂層減阻性能測試過程的程序控制，實(shí)時記錄、顯示和儲存試驗(yàn)過程的各種邊界條件，直接體現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果。
[0016]操作簡便，開啟電源，設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)，如溫度、轉(zhuǎn)速、雷諾數(shù)值等，設(shè)定試驗(yàn)程序，即可進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過程實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動控制。
[0017]通過本發(fā)明試驗(yàn)裝置對自拋光防污涂層進(jìn)行降阻性能測試，獲取的試驗(yàn)結(jié)果可作
為評價涂層降低摩擦阻力，節(jié)約燃油消耗，達(dá)到節(jié)能減阻效果的重要依據(jù)，并可成為篩選性
能優(yōu)良的新型節(jié)能減阻防污涂料的技術(shù)手段，為節(jié)能減排型防污涂料的實(shí)船應(yīng)用設(shè)計(jì)和減
阻性能評價提供重要的技術(shù)支撐，可有效的節(jié)約研制費(fèi)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效.、
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明阻力測試試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1、電動機(jī)；2、連接器A ;3、扭矩傳感器；4、連接器B ;5、負(fù)載軸承；6、連軸；7、
樣品裝載裝置；8、測試槽。
[0020]圖2是本發(fā)明阻力測試試驗(yàn)箱與升降驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1、電動機(jī)；2、連接器A ;3、扭矩傳感器；4、連接器B ;5、負(fù)載軸承；6、連軸；7、樣品裝載裝置；8、測試槽；9、支撐板A ;10、導(dǎo)軌；11、支撐板B ;12、機(jī)架；13、升降臺。
[0022]圖3是本發(fā)明航行模擬試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中:14、航行模擬試驗(yàn)箱；15、海水恒溫裝置?！揪唧w實(shí)施方式】
[0024]通過下面的實(shí)施例可以詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切技術(shù)改進(jìn)。
[0025]本發(fā)明的工作原理是采用電機(jī)帶動試樣旋轉(zhuǎn)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速形成湍流狀態(tài)后，同步采用精密扭矩傳感器測量試樣在該湍流狀態(tài)下的以恒定速度旋轉(zhuǎn)時的扭矩，將扭矩轉(zhuǎn)換為防污涂層與海水界面的摩擦阻力，同時結(jié)合航行模擬試驗(yàn)，對比海水沖刷前后涂層在相同速度下阻力的變化，即可測定和評價防污漆的降阻性能和降阻率。
[0026]如圖所示，本發(fā)明包括三個單元，分別為阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置和軟件控制系統(tǒng)。阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置分別連接軟件控制系統(tǒng)。
[0027]航行模擬試驗(yàn)裝置用于模擬防污涂層在船舶航行歷程中海水沖刷作用的累積。本實(shí)施例的航行模擬試驗(yàn)裝置為6合I結(jié)構(gòu)，一個箱體內(nèi)分隔為6個獨(dú)立的單位，旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)亦設(shè)計(jì)為分布獨(dú)立式，即每一個樣件由一個獨(dú)立的電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，與其它樣件互不相干。在使用時，首先取大小為Φ200*200πιπι的聚碳酸酯基材樣品6個；分別放置在航行模擬試驗(yàn)裝置的6個獨(dú)立的水容量120L的航行模擬試驗(yàn)箱14中，在獨(dú)立的航行模擬試驗(yàn)箱14中填充海水。將聚碳酸酯基材樣品完全浸泡在海水中，并以10?20節(jié)的速度旋轉(zhuǎn)。各個單位之間通過開關(guān)控制相互連接，航行模擬試驗(yàn)裝置與海水恒溫裝置15連接，將溫度控制在15?30°C之間，實(shí)現(xiàn)溫控系統(tǒng)的一致性。通過設(shè)定不同的流速、時間，來模擬隨時間軸的延伸，涂層樣品在船舶航行狀態(tài)下的變化，完成模擬防污涂層在船舶航行歷程中海水沖刷作用累積實(shí)驗(yàn)。
[0028]樣品在航行模擬試驗(yàn)裝置中旋轉(zhuǎn)完畢后，將樣品取出，分別依次放入阻力測試試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行阻力測試。采用電動機(jī)I帶動試樣旋轉(zhuǎn)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速形成湍流狀態(tài)后，同步采用精密扭矩傳感器3測量上述試樣在該湍流狀態(tài)下的以恒定速度旋轉(zhuǎn)時的扭矩，將扭矩轉(zhuǎn)換為防污涂層與海水界面的摩擦阻力，同時結(jié)合航行模擬試驗(yàn)，對比海水沖刷前后涂層在相同速度下阻力的變化，即可測定和評價防污漆的降阻性能和降阻率。阻力測試試驗(yàn)箱與另外一組海水恒溫裝置15連接，用于調(diào)控高流速狀態(tài)下，測試系統(tǒng)水體溫度的穩(wěn)定，保持儲存系統(tǒng)與測試系統(tǒng)溫度條件的統(tǒng)一性。
[0029]為便于操作人員更換試樣，實(shí)現(xiàn)試樣的自動升降功能和運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)固性，阻力測試試驗(yàn)箱裝載了升降驅(qū)動裝置，所述升降驅(qū)動裝置包括機(jī)架12、升降臺13和傳動箱；機(jī)架上端固定支撐板A9，所述支撐板A9與升降臺之間設(shè)置導(dǎo)軌10 ;所述阻力測試試驗(yàn)箱的電動機(jī)I上固定支撐板Bll ;所述支撐板Bll安裝于導(dǎo)軌10上，所述導(dǎo)軌10與傳動箱連接。傳動箱來控制導(dǎo)軌10的升降，從而控制阻力測試試驗(yàn)箱的升降。
[0030]本發(fā)明所述阻力測試試驗(yàn)箱和航行模擬試驗(yàn)裝置分別連接軟件控制系統(tǒng)。本發(fā)明所述海水恒溫裝置15也通過軟件控制系統(tǒng)控制。軟件控制系統(tǒng)配置控制柜，由微機(jī)實(shí)現(xiàn)程序控制；采用微機(jī)編程控制，實(shí)現(xiàn)涂層減阻性能測試過程的程序控制，實(shí)時記錄、顯示和儲存試驗(yàn)過程中的電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩反饋的阻力大小、海水溫度、試驗(yàn)時間、流體雷諾數(shù)等各種邊界條件，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，繪制阻力變化曲線。
[0031 ] 本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:該裝置包括三個單元，分別為阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置和軟件控制系統(tǒng)；所述阻力測試試驗(yàn)箱包括負(fù)載軸承(5)、連軸(6)、樣品裝載裝置(7)、扭矩傳感器(3)、測試槽(8);所述連軸(6)上從上往下依次裝有電動機(jī)(I)、連接器A (2)、扭矩傳感器(3)、連接器B (4)、負(fù)載軸承(5)和樣品裝載裝置(7);所述測試槽(8)位于連軸(6)下方；所述所述航行模擬試驗(yàn)裝置由多個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱(14)組成，每個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱(14)內(nèi)含有一個電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；航行模擬試驗(yàn)箱內(nèi)為海水，各個獨(dú)立航行模擬試驗(yàn)箱之間通過開關(guān)控制相互連接；所述阻力測試試驗(yàn)箱和航行模擬試驗(yàn)裝置分別連接軟件控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:所述阻力測試試驗(yàn)箱還包括升降驅(qū)動裝置；所述升降驅(qū)動裝置包括機(jī)架(12)、升降臺(13)和傳動箱；機(jī)架上端固定支撐板A (9)，所述支撐板A (9)與升降臺之間設(shè)置導(dǎo)軌(10);所述阻力測試試驗(yàn)箱的電動機(jī)(I)上固定支撐板B (11);所述支撐板B (11)安裝于導(dǎo)軌(10)上，所述導(dǎo)軌(10)與傳動箱連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:還包括兩組海水恒溫裝置(15)，分別與阻力測試試驗(yàn)箱、航行模擬試驗(yàn)裝置連接；所述海水恒溫裝置(15)連接軟件控制系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:連軸上端電動機(jī)為無級變速，轉(zhuǎn)速范圍為0~1500r/min。
5.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:所述扭矩傳感器的量程0-10N.m。
6.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:所述升降驅(qū)動裝置的升降行程(T900mm。
7.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:樣品裝載裝置所負(fù)載的樣品為圓筒形，采用聚碳酸酯基材，大小為Φ200X200mm。
8.如權(quán)利要求1所述的用于測試防污涂層降阻性能的試驗(yàn)裝置，其特征是:所述海水恒溫裝置(15)的總水容量700L，最大冷卻速度:15-18min/°C。
【文檔編號】G01M10/00GK104034507SQ201410180692
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】姚敬華, 高麗瑾, 葉章基, 陳翔峰 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所