一种固体浮力材料体积弹性模量测量方法技术

本发明专利技术公开一种固体浮力材料体积弹性模量的测量方法。该测量方法在如下测量装置中进行，测量装置包括：测试仓、预充系统、增压系统和测量控制系统；预充系统的一端通过增压系统与所述测试仓的入口端连接，预充系统的另一端与测试仓的出口端连接；测量控制系统分别与预充系统和增压系统连接。相比于现有技术的固体浮力材料体积弹性模量测量方法，本发明专利技术方法在现有技术的基础上，考虑了水的压缩比，使固体浮力材料在测试压强下的体积变化测量更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
一种固体浮力材料体积弹性模量测量方法


[0001]本专利技术属于固体浮力材料体积弹性模量测量
，具体涉及一种固体浮力材料体积弹性模量测量方法。

技术介绍

[0002]固体浮力材料是海洋勘察及深海工程中极为关键的核心材料，其主要作用是既能承受深海环境下的静水压力，又能为水下装置提供浮力，以实现深海装备的悬浮定位，无动力上浮下潜，增大有效载荷，减少外型尺寸。
[0003]固体浮力材料的体积弹性模量是衡量其在一定压强下体积变化的关键指标。深海高水压环境会导致固体浮力材料的体积收缩，这对深海装备主要产生两方面的影响：1、影响固体浮力材料所提供的浮力：固体浮力材料提供的浮力与其体积直接相关，浮力材料体积减小，所提供的浮力会相应减小；2、引起固体浮力材料的结构件形变：固体浮力材料结构件一般是由标准块加工、粘接而成，浮力材料收缩会导致其与粘接界面产生收缩应力，从而影响浮力材料结构件的强度。因此，对固体浮力材料在一定压强下的体积收缩进行精确测量，一方面可得到在应用水深下固体浮力材料由于体积收缩引起的浮力损失，以评估固体浮力材料在应用水深下的真实浮力；另一方面可得到在应用水深下固体浮力材料粘接界面的收缩应力变化，以选择匹配的胶黏剂进行粘接，保证固体浮力材料结构件在应用水深下的强度。这对深潜器的浮力评估和强度设计具有重要作用。
[0004]专利文献(申请号200810158754.4)公开了固体浮力材料体积弹性模量测量装置及测试方法。该测量装置存在如下缺陷：第一，该装置测量压力不够，不能满足全海深压力范围测试。该装置的工作压力最大为70MPa，安全系数为1.25，实际最大工作压力87.5MPa。目前，一些国家的深潜设备已经能够达到万米深渊，相应压强约为100MPa，若安全系数为1.25，则实际工作压力应该至少达到125MPa。第二，该装置测量精度低。该装置的承载装置中只加入了标定钢块或者待测浮力材料，承载装置的其余空间都被水占据，水在高压下有一定的压缩比，如果加入的水过多，由浮力材料的体积收缩导致的微小体积变化难以测准，故该装置测试精度较低。此外，该测量方法存在如下缺陷：该测量方法中，由于没有考虑水的压缩比，固体浮力材料试样的体积变化量测量不准确。该测量方法用
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Vs记录试样的体积变化，该测量方法中，固体浮力材料试样的体积变化为：水和试样一起的压缩量减去水的压缩量，水的压缩量为放入标定钢块时的体积变化量。该固体浮力材料试样的体积变化不准确，在此基础上，该体积变化还要除以水在当前压力下的压缩比，得到的体积才是固体浮力材料试样的真实收缩体积。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种固体浮力材料体积弹性模量的测量方法，可以解决现有技术中存在的测量压力不够、测量精度低等技术问题，还可以解决现有方法中存在的测试压力下固体浮力材料试样的体积变化测量不准确的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种固体浮力材料体积弹性模量的测量方法，所述方法采用如下测量装置，所述装置包括：测试仓、预充系统、增压系统和测量控制系统；
[0008]所述预充系统的一端通过增压系统与所述测试仓的一端(入口)连接，所述预充系统的另一端与所述测试仓的另一端(出口)端连接；
[0009]所述测量控制系统分别与预充系统和增压系统连接。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述预充系统包括测试介质，所述测试介质可以通过增压系统进入并充满测试仓。
[0011]根据本专利技术的实施方案，所述增压系统用于将测试介质送入测试仓，实现对测试仓的增压。例如，所述测试介质可以为水或盐水，优选为水。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述测试仓装有标准样品或待测浮力材料样品。其中，所述标准样品的材质为不锈钢。其中，所述待测浮力材料样品为固体浮力材料，例如空心玻璃微珠与聚合物经混合、热固化制成的固体浮力材料。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述测试仓包括测试缸、测试缸盖和测试工装，所述测试工装置于测试缸内，用于装载并固定标准样品或待测浮力材料样品；所述测试缸盖用于与测试缸配合，形成密闭的测试仓。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述测试仓可承受100MPa-200MPa的静水压力，本领域技术人员能够理解，对于测试仓可承受的静水压力能够根据测试需求选取。
[0015]其中，所述测试缸的材质为不锈钢材质。
[0016]其中，所述测试缸的形状为具有容纳腔的柱体，优选圆柱体，所述容纳腔用于容纳测试工装。进一步地，所述测试缸为圆筒形，其内径为50mm-400mm，外径为150mm-600mm。
[0017]其中，所述测试缸的底部设置第一开孔，通过所述第一开孔与所述增压系统连接，为测试介质提供入口。
[0018]其中，所述测试缸盖(优选测试缸盖的圆心处)上设置第三开孔，与预充系统连接，用于预充测试介质时排出测试仓内空气、以及测试介质循环返回预充系统。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述测试工装的外形与容纳腔适配。例如，所述容纳腔为圆柱形，所述测试工装的外形也为圆柱形。
[0020]其中，所述测试工装具有凹槽，该凹槽用于容纳标准样品或者待测浮力材料样品。例如，所述凹槽可以为长方体或正方体或圆柱体凹槽。优选地，所述标准样品或者待测浮力材料样品的外形与凹槽的形状适配。
[0021]优选地，所述测试工装与测试缸、测试工装凹槽与标准样品或待测浮力材料能够紧密配合。
[0022]优选地，所述测试工装的外径比测试缸的内径小1-4mm，方便测试工装装入测试缸内，也方便预充水填满测试缸与测试工装之间的缝隙。
[0023]优选地，所述测试工装的内部凹槽尺寸比标准样品或待测浮力材料大1-4mm，方便标准样品或待测浮力材料样品装入测试工装内，也方便预充水填满测试工装与标准样品或待测浮力材料样品之间的缝隙。
[0024]其中，所述测试工装的底部设置第二开孔，所述第二开孔与所述第一开孔连通。通过所述第二开孔与所述增压系统连接，为测试介质提供入口。
[0025]其中，所述测试工装的作用是装载和固定标准样品或待测浮力材料样品的位置。进一步地，所述测试工装的作用还有尽可能减少预充测试介质的加入，使测量结果准确。
[0026]其中，所述标准样品的材质为不锈钢。
[0027]其中，所述标准样品与待测浮力材料样品尺寸相同。
[0028]其中，所述标准样品的形状与测试工装的凹槽的形状相同，例如为长方体或正方体或圆柱体。
[0029]其中，所述标准样品的尺寸可根据测试缸和测试工装的尺寸而定。
[0030]根据本专利技术的实施方案，所述预充系统包括恒温循环测试介质箱、气驱增压泵。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述气驱增压泵的一端与所述恒温循环测试介质箱连接，所述气驱增压泵的另一端与增压系统连接。
[0032]根据本专利技术的实施方案，所述恒温循环测试介质箱中含有测试介质，本领域技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体浮力材料体积弹性模量的测量方法，其特征在于，所述方法采用如下测量装置，所述装置包括：测试仓、预充系统、增压系统和测量控制系统；所述预充系统的一端通过增压系统与所述测试仓的一端连接，所述预充系统的另一端与所述测试仓的另一端连接；所述测量控制系统分别与预充系统和增压系统连接。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述预充系统包括测试介质，所述测试介质通过增压系统进入并充满测试仓。优选地，所述增压系统用于将测试介质送入测试仓，实现对测试仓的增压。优选地，所述测试介质为水。优选地，所述测试仓装有标准样品或待测浮力材料样品。3.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于，所述测试仓包括测试缸、测试缸盖和测试工装，所述测试工装置于测试缸内，用于装载并固定标准样品或待测浮力材料样品；所述测试缸盖用于与测试缸配合，形成密闭的测试仓。优选地，所述测试仓可承受100MPa-200MPa的静水压力。优选地，所述测试缸的材质为不锈钢材质。优选地，所述测试缸的形状为具有容纳腔的柱状体，所述容纳腔用于容纳测试工装，优选地，所述测试缸为圆筒形。优选地，所述测试缸的底部设置第一开孔，通过所述第一开孔与所述增压系统连接，为测试介质提供入口。优选地，所述测试缸盖上设置第三开孔，与预充系统连接；优选地，所述测试工装的外形与容纳腔适配。优选地，所述测试工装具有凹槽，该凹槽用于容纳标准样品或者待测浮力材料样品。优选地，所述测试工装的底部设置第二开孔，所述第二开孔与所述第一开孔连通，通过所述第二开孔与所述增压系统连接，为测试介质提供入口。优选地，所述标准样品和待测浮力材料样品的形状与测试工装的凹槽的形状相同。4.根据权利要求1-3任一项所述测量方法，其特征在于，所述预充系统包括恒温循环测试介质箱、气驱增压泵。优选地，所述气驱增压泵的一端与所述恒温循环测试介质箱连接，所述气驱增压泵的另一端与增压系统连接。优选地，所述预充系统还包括预充水排气阀、气体介质入口、过滤器、气体介质截止阀、和预充水介质截止阀。优选地，所述气驱增压泵的又一端与气体介质入口连通，在气体介质入口与气驱增压泵之间设置过滤器、气体介质截止阀。优选地，所述气体介质截止阀设置在过滤器与气驱增压泵之间，用于控制气体介质的通入。优选地，所述气驱增压泵的另一端与增压系统相连，在所述气驱增压泵的另一端与增压系统之间设置预充测试介质截止阀。优选地，在恒温循环测试介质箱与测试仓之间设置预充测试介质排气阀，所述预充测试介质排气阀的一端与测试缸盖连接，另一端与恒温循环测试介质箱连接。5.根据权利要求1-4任一项所述测量方法，其特征在于，所述增压系统包括伺服电缸、
高压增压缸；所述高压增压缸的一端与测试仓连接，另一端与预充系统连接，又一端与伺服电缸连接，所述伺服电缸为高压增压缸和测试仓增压；优选伺服电缸通过推力为高压增压缸和测试仓增压。优选地，所述高压增压缸与气驱增压泵连接，在二者之间设置预充测试介质截止阀和压力传感器。优选地，所述压力传感器靠近所述高压增压缸。优选地，所述增压系统还包括卸压阀，所述卸压阀设置在恒温测试介质箱与高压增压缸之间。优选地，所述卸压阀的一端设置在预充测试介质截止阀和压力传感器之间，另一端与恒温循环测试介质箱相连。优选的，在测试仓和高压增压缸及与二者连接的管路外面包裹保温棉...

【专利技术属性】
技术研发人员：严开祺，王平，张敬杰，廖斌，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：