本发明专利技术属于船舶防污减阻材料性能评价技术领域，涉及一种船舶水下涂层防污减阻性能综合测试装置，水箱固定安装在框架上，水箱的出口和水泵之间制有阀门，水泵与稳流箱管道连接，输送管道上安装制有压力计和流量计，稳流箱中设置有筛板，稳流箱的出口处安装有稳流箱导流嘴，平直狭缝流道的入口与稳流箱导流嘴之间设有狭缝板，平直狭缝流道内制有与双压差计连接的压差计水管接入口；平直狭缝流道内上侧制有安装样品台的样品台插口，下侧挖制有凹槽，控制柜分别与水泵、压力计、流量计和双压差计电信息连通，框架和控制柜底侧安装制有脚轮；其结构简单，设计科学合理，操作方便，测试准确性高，便于移动，应用范围广。
【技术实现步骤摘要】
-种船舶水下涂层防污减阻性能综合测试装置
： 本专利技术属于船舶防污减阻材料性能评价
，涉及一种船舶水下涂层防污减 阻性能综合测试装置，特别是一种平板状狭缝式污损生物附着强度与材料减阻性能综合测 试装置，同时测试海洋污损生物在材料表面的附着强度和污损生物对涂层减阻性能的影 响。
技术介绍
： 环境友好型防污减阻一体化材料是目前研发的热点。通过利用材料自身特性进行 防污，具有对环境友好，防污周期长的优点；在保证材料防污性能的同时，兼顾材料的减阻 性能，可进一步的降低船舶航行阻力，从而节省燃油、减少碳排放、加快航速，因此具有积极 的意义。在船舶水下防污减阻材料的研发过程中，污损生物在防污材料表面的附着强度、材 料本身的减阻性能以及生物污损对减阻性能的影响是其中尤为重要的性能指标，其中材料 的减阻性能同时受到材料本身性能及污损生物附着的影响。因此研发适用于实验室内的可 同时评价污损生物在防污材料表面的附着强度和污损生物对材料减阻性能影响等参数的 测试装置，对于缩短船舶水下新型防污减阻材料的研发时间及降低成本，推动该类材料的 发展具有重要意义。 目前，对防污材料防污性能的评价主要采用浅海挂板实验（GB/T5370-2007)和船 舶防污漆防污性能动态试验方法（GB/T7789-2007)进行评价，这些方法主要对防污材料表 面污损生物的附着数量和覆盖面积进行分析，没有评价生物在防污材料表面的附着强度， 更没涉及减阻指标评价，并存在测试周期长、成本高等缺点。另外，污损生物附着强度评价 技术发展迅速，国内外已经开发的生物附着强度测试装置主要包括层流流动装置，径向流 动装置、环向流动装置、湍流流动装置和水喷射装置，这些装置的主要原理都是利用水流对 附着在材料表面的海洋生物施加一定的束流冲力，根据受力大小及生物脱附情况综合评价 海洋生物在材料表面的附着强度。2009年大连水产学院研究建立了转毂式附着力测试 装置，通过转毂切线速度计算剪切力评价污损生物的附着力，这种方法测试精度不高，难以 满足不断发展的防污减阻材料研究需求。2010年中国船舶重工集团公司第七二五研究所研 发成功一种流道式海洋生物附着力测试装置（CN102023130B)，实现了利用湍流对海生物附 着力进行测试的目的。综上所述，以上所述装置仅能实现海生物附着强度的测试，无法同时 测定材料本身的减阻性能以及生物污损程度对材料减阻性能影响等重要技术参数。
技术实现思路
： 本专利技术目的在于克服现有技术存在的缺点，针对船舶水下防污减阻一体化材料性 能评价中存在的无法同时评价海生物附着强度、材料本身减阻性能和生物污损对材料减阻 性能影响等缺点，寻求设计提供一种船舶水下涂层防污减阻性能综合测试装置，实现快速 测试海生物附着强度、材料本身减阻性能和生物污损对材料减阻性能参数，模拟防污减阻 一体化材料的服役环境，研究流速、剪切力、时间等因素对材料防污、减阻性能的影响。 为了实现上述目的，本专利技术的主体结构包括水箱、阀门、水泵、输送管道、压力计、 流量计、稳流箱、筛板、稳流箱导流嘴、狭缝板、平直狭缝流道、样品台、双压差计、框架、控制 柜和脚轮；PE材质的水箱容积为230L，水箱固定安装在框架上，用于盛装海水；水箱和框 架之间设有减震橡胶垫；水箱的出口和水泵之间制有阀门，阀门控制水箱内水流的通断，能 进行拆卸和更换；水泵采用德国斯德堡磁力泵，水泵内加有聚四氟乙烯衬里，在保证海水输 送能力的同时，有效防止海水腐蚀；水泵通过UPVC材质的输送管道与稳流箱管道连接，输 送管道上安装制有压力计和流量计，压力计和流量计分别采集海水压力与流量数据；稳流 箱中设置有两组筛板，其中一组为三块不锈钢板组，另一组为四块亚克力板组；稳流箱的出 口处安装制有稳流箱导流嘴，稳流箱导流嘴将稳流箱内的水流平稳导入平直狭缝流道，减 小乱流的产生；直板状矩形槽结构的平直狭缝流道由厚度均为25mm的上下两块亚克力板 材的平板构成，下平板设有矩形槽道，直狭缝流道的宽度为155mm，高度为7. 5mm，总长度 小于2米；平直狭缝流道的入口与稳流箱导流嘴之间设有上下两块狭缝板，使平直狭缝流 道内的海水由层流转变为湍流，狭缝板的挡流比率为5-30%，即上下两块狭缝板的面积占 平直狭缝流道入口面积的比率为5-30% ;平直狭缝流道内下平板距离平直狭缝流道的入 口 585mm、780mm和900mm处分别开制有一组压差计水管接入口，每组压差计水管接入口有 两个；压差计水管接入口与双压差计连接；平直狭缝流道内距离入口 780-900mm处上侧制 有样品台插口，样品台插口上安装有可拆卸的样品台，下侧挖制有置有强力磁铁的凹槽，以 马口铁为基材的样品分别安装在平直狭缝流道内距离入口 780-900mm处的内腔上下两侧， 上侧样品固定安装在样品台上，下侧样品通过强力磁铁固定安装在凹槽内；由编程控制器 PLC、变频泵控制器、电脑和控制软件组成的控制柜分别与水泵、压力计、流量计和双压差计 电信息连通，通过控制水泵调节海水流速为0. 5-7. Om/s，流速为0. 5m/s时海水雷诺数超过 3000,并实时测量采集压力计、流量计和双压差计的数据；控制软件将需要的测试流速或压 差转化为电压信号，编程控制器PLC通过该电压信号控制水泵的功率，并不断校正，实现控 制目的；框架和控制柜底侧安装制有脚轮，便于移动。 本专利技术测试样品时，将涂覆有待测材料的样品安装在平直狭缝流道下侧的凹槽和 上侧的样品台内，在样品台加上密封垫圈后插入平直狭缝流道上侧，并通过螺栓卡扣固定 紧密，然后开启装置，设定流速进行污损生物附着强度和减阻率测试；污损生物附着强度与 污损生物的脱除率R相关，通过现有的多功能生物监测仪计数污损生物冲刷先后的数量， 依据 R= ((Nq-N^/Nq) X100% (1) 计算脱除率R，其中队为冲刷前污损生物附着平均数量，&为冲刷后污损生物附着 平均数量，测试污损生物附着强度时，采用平直狭缝流道内距离入口 585-780mm间的压差 值，根据公式 τ w = -Η Δ ρ/2 Δ L (2) 获得生物脱除率为R的水流剪切力，即为污损生物附着强度，其中Λρ为平直狭缝 流道内距离入口 585-780mm间的压差值，Λ L为平直狭缝流道内距离入口 585-780mm间的 距离；减阻率定义为： DR = [( Λ p对照涂层-Λ p减阻涂层）/ Λ p对照涂层]X 100% (3) 生物污损对涂层减阻性能的影响定义为： DR = [( Λ p污损涂层-Λ p减阻涂层）/ Λ p减阻涂层]X 100% (4) 其中DR为减阻率；Λ p为压力差，单位Pa，测试减阻率时，采用平直狭缝流道内距 离入口 780-900mm间的压差值。 本专利技术与现有技术相比，通过平直狭缝流道内充分发展的湍流流体的压力差成线 性下降，流体剪切力与压力差存在简单数学关系等特点实现材料表面污损生物附着强度与 材料减阻性能的测试，设计严谨；采用挡流板技术，确保低流速下测试结果的准确性；其结 构简单，设计科学合理，操作方便，测试准确性高，便于移动，应用范围广，能进行细菌、藻类 和大型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种船舶水下涂层防污减阻性能综合测试装置，其特征在于主体结构包括水箱、阀门、水泵、输送管道、压力计、流量计、稳流箱、筛板、稳流箱导流嘴、狭缝板、平直狭缝流道、样品台、双压差计、框架、控制柜和脚轮；PE材质的水箱容积为230L，水箱固定安装在框架上，用于盛装海水；水箱和框架之间设有减震橡胶垫；水箱的出口和水泵之间制有阀门，阀门控制水箱内水流的通断，能进行拆卸和更换；水泵采用德国斯德堡磁力泵，水泵内加有聚四氟乙烯衬里，在保证海水输送能力的同时，有效防止海水腐蚀；水泵通过UPVC材质的输送管道与稳流箱管道连接，输送管道上安装制有压力计和流量计，压力计和流量计分别采集海水压力与流量数据；稳流箱中设置有两组筛板，其中一组为三块不锈钢板组，另一组为四块亚克力板组；稳流箱的出口处安装制有稳流箱导流嘴，稳流箱导流嘴将稳流箱内的水流平稳导入平直狭缝流道，减小乱流的产生；直板状矩形槽结构的平直狭缝流道由厚度均为25mm的上下两块亚克力板材的平板构成，下平板设有矩形槽道，直狭缝流道的宽度为155mm,高度为7.5mm，总长度小于2米；平直狭缝流道的入口与稳流箱导流嘴之间设有上下两块狭缝板，使平直狭缝流道内的海水由层流转变为湍流，狭缝板的挡流比率为5‑30％，即上下两块狭缝板的面积占平直狭缝流道入口面积的比率为5‑30％；平直狭缝流道内下平板距离平直狭缝流道的入口585mm、780mm和900mm处分别开制有一组压差计水管接入口，每组压差计水管接入口有两个；压差计水管接入口与双压差计连接；平直狭缝流道内距离入口780‑900mm处上侧制有样品台插口，样品台插口上安装有可拆卸的样品台，下侧挖制有置有强力磁铁的凹槽，以马口铁为基材的样品分别安装在平直狭缝流道内距离入口780‑900mm处的内腔上下两侧，上侧样品固定安装在样品台上，下侧样品通过强力磁铁固定安装在凹槽内；由编程控制器PLC、变频泵控制器、电脑和控制软件组成的控制柜分别与水泵、压力计、流量计和双压差计电信息连通，通过控制水泵调节海水流速为0.5‑7.0m/s，流速为0.5m/s时海水雷诺数超过3000，并实时测量采集压力计、流量计和双压差计的数据；控制软件将需要的测试流速或压差转化为电压信号，编程控制器PLC通过该电压信号控制水泵的功率，并不断校正，实现控制目的；框架和控制柜底侧安装制有脚轮，便于移动。...
【技术特征摘要】
1. 一种船舶水下涂层防污减阻性能综合测试装置，其特征在于主体结构包括水箱、阀 门、水泵、输送管道、压力计、流量计、稳流箱、筛板、稳流箱导流嘴、狭缝板、平直狭缝流道、 样品台、双压差计、框架、控制柜和脚轮；PE材质的水箱容积为230L，水箱固定安装在框架 上，用于盛装海水；水箱和框架之间设有减震橡胶垫；水箱的出口和水泵之间制有阀门，阀 门控制水箱内水流的通断，能进行拆卸和更换；水泵采用德国斯德堡磁力泵，水泵内加有聚 四氟乙烯衬里，在保证海水输送能力的同时，有效防止海水腐蚀；水泵通过UPVC材质的输 送管道与稳流箱管道连接，输送管道上安装制有压力计和流量计，压力计和流量计分别采 集海水压力与流量数据；稳流箱中设置有两组筛板，其中一组为三块不锈钢板组，另一组 为四块亚克力板组；稳流箱的出口处安装制有稳流箱导流嘴，稳流箱导流嘴将稳流箱内的 水流平稳导入平直狭缝流道，减小乱流的产生；直板状矩形槽结构的平直狭缝流道由厚度 均为25mm的上下两块亚克力板材的平板构成，下平板设有矩形槽道，直狭缝流道的宽度为 155mm，高度为7. 5mm，总长度小于2米；平直狭缝流道的入口与稳流箱导流嘴之间设有上 下两块狭缝板，使平直狭缝流道内的海水由层流转变为湍流，狭缝板的挡流比率为5-30%， 即上下两块狭缝板的面积占平直狭缝流道入口面积的比率为5-30% ;平直狭缝流道内下 平板距离平直狭缝流道的入口 585mm、780mm和900mm处分别开制有一组压差计水管接入 口，每组压差计水管接入口有两个；压差计水管接入口与双压差计连接；平直狭缝流道内 距离入口 780-900mm处上侧制有样品台插口，样品台插口上安装有可拆卸的样品台，下侧 挖制有置有强力磁铁的凹槽，以马口铁为基材的样品分别安装在平直狭缝流道内距离入口 780-900mm处的内腔上下两侧，上侧样品固定安装在样品台上，下侧样品通过强力磁铁固定 安装在凹槽内；由编程控制器P...
【专利技术属性】
技术研发人员：王利，蔺存国，张金伟，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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