海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置制造方法及图纸

海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置，本发明专利技术为了解决现有的水下激光增材修复模拟试验装置存在对实际的极端海洋环境因素考量与耦合性不足的问题。本发明专利技术水下变压增材修复试验装置中的主水箱呈凹字形空腔结构，主水箱的内凹处形成第一腔室，主水箱的内部空腔形成第二腔室，第一腔室和第二腔室的侧壁上设置有补水

【技术实现步骤摘要】
海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置


[0001]本专利技术涉及的是一种可实现热带、极地、深海等极端海洋模拟环境下水下激光增材修复的模拟试验装置，具体涉及一种适用于海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置。

技术介绍

[0002]随着海洋资源竞争的愈演愈烈，海洋工程装备水下关键部件的重要性大幅提升，水下关键部件长期在热带、极地、深海的极端海洋工况下服役，在流体的冲蚀、交变载荷和腐蚀环境影响下的水下关键部件极易出现磨损、腐蚀等损伤。同时，苛刻的海洋环境使得水下关键部件会受到大型海洋生物撞击、海洋压力突变等冲击损伤，使得水下构件在长期受到表面损伤、冲击损伤的耦合作用下易导致海洋工程装备出现整体结构失效，严重影响了海洋工程设施的服役安全性、可靠性及作业任务的正常完成。但基于执行远洋及深海任务下的海洋工程装备工作任务的特殊性，频繁的回坞维修将严重影响正常作业任务的安全有序进行，这决定了水下关键部件需要在极端海洋环境下进行水下修复。
[0003]对于水下在线修复而言，海洋环境的复杂性将会直接影响水下增材修复的进行。其中，海洋环境中的温度、压力、盐度、流场状态复杂多变，而且非稳态震荡状态的海洋环境也持续影响着水下在线修复的进行。然而，在实际海洋环境下进行水下在线修复的研究试验实施难度极大，且资金成本较高。因此，在进行水下在线修复试验时通常需要利用模拟试验装置来完成实际海洋环境的试验室模拟，以此实现水下修复的进行、试验数据的采集。目前，现有的水下激光增材修复模拟试验装置存在对实际的极端海洋环境因素考量与耦合性不足，且对水下激光增材修复的实施过程缺乏实时监控等问题，难以实现与实际极端海洋环境高契合度的水下激光增材修复模拟试验，严重制约了水下激光增材修复技术的进一步优化与发展。
[0004]因此，亟需专利技术一种可实现实时反馈优化、远程遥控、集成度高、控制精度高、与实际环境契合度高的水下增材修复模拟试验装置，从而实现在热带、极地、深海等多种极端海洋模拟环境下的水下激光增材修复模拟试验和修复过程的实时监测，对于极端海洋环境下水下激光增材修复技术的工艺优化、过程调控具有重要的指导意义，同时可为水下修复技术在多种极端海洋环境下的工程化应用提供技术支持和理论指导。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有的水下激光增材修复模拟试验装置存在对实际的极端海洋环境因素考量与耦合性不足的问题，而通过对极端海洋环境的高契合度模拟，实现热带、极地、深海等极端海洋环境影响因素的精准调控与多因素耦合，进而提供一种海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置，为研究典型极端海洋环境因素对水下激光增材修复技术的影响机制提供设备支持。
[0006]本专利技术海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置包括水压模拟
调节系统、水下专用激光增材修复系统、溶液自动供给调节系统和非稳态振动平台；其中所述的溶液自动供给调节系统包括主水箱、两个补排水箱和阀门，主水箱放置在耐压密封舱中，补排水箱分成上层补排水箱和下层补排水箱，主水箱呈凹字形空腔结构，主水箱的内凹处形成第一腔室，主水箱的内部空腔形成第二腔室，在第一腔室的侧壁上设置有一号补水
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排水喷嘴组，一号补水
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排水喷嘴组中的喷嘴分别通过管路与上层补排水箱相连通；在第二腔室的侧壁上设置有二号补水
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排水喷嘴组，二号补水
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排水喷嘴组中的喷嘴分别通过管路与下层补排水箱相连通，各喷嘴与补排水箱连通的管路上均设置有阀门；
[0007]水压模拟调节系统包括耐压密封舱、过渡舱、两个高压储气罐、两个压力调节控制器、进气喷嘴和排气喷嘴，在耐压密封舱的顶壁上设置有伺服电动夹爪，过渡舱横置在耐压密封舱的侧壁上，第二高压储气罐通过气管与过渡舱相连通，在气管上设置有第二压力调节控制器，进气喷嘴和排气喷嘴设置在耐压密封舱中，进气喷嘴通过连接管与第一高压储气罐相连通，在连接管上设置有第一压力调节控制器和气流流速控制仪；
[0008]水下专用激光增材修复系统包括激光器、水下激光枪头和移动手臂，激光器通过耐压光纤与水下激光枪头相连，移动手臂设置在耐压密封舱的顶壁上，水下激光枪头固定在移动手臂上并位于待修复工件上方；
[0009]耐压密封舱设置在多向非稳态振动平台上，通过夹持工作台夹固待修复工件。
[0010]本专利技术适用于海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置主要包括水压模拟调节系统、水下专用激光增材修复系统、溶液自动供给调节系统、非稳态震荡模拟系统；多向非稳态振动平台通过刚性连接固定于耐压密封舱下。激光准直仪和高速摄像机均置于耐压密封舱的第一腔室中，可以实现待修复工件精准定位及修复过程的细致观察。溶液自动供给调节系统的两个实时检测探头一端置于主水箱中，另一端与水环境检测集中控制柜相连通，通过控制与自动补排水阀门、补排水喷嘴的配合实现水位、盐度的变动模拟及熔池附近的流场设计，实时测温探头和温度调控模块可实现宽温域的水温的同步同位调节，红外测温仪与水下专用耐压激光枪头同时夹持在移动手臂上，且夹持角度可调，可实现熔池温度场的实施监控反馈，从而实现宽温域多极端水环境的模拟。
附图说明
[0011]图1为本专利技术适用于海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置的整体结构示意图；
[0012]图2为移动手臂与激光枪头的结构示意图；
[0013]图3为水下夹持模拟工作台表面结构示意图；
[0014]图4为实施例中应用水下变压增材修复试验装置制备的水下激光修复涂层的摩擦系数曲线图；
[0015]图5为实施例中应用水下变压增材修复试验装置制备的水下激光修复涂层的摩擦形貌图。
具体实施方式
[0016]具体实施方式一：本实施方式海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置包括水压模拟调节系统20、水下专用激光增材修复系统30、溶液自动供给调节系统
40和非稳态振动平台11；其中所述的溶液自动供给调节系统40包括主水箱41、两个补排水箱和阀门43，主水箱41放置在耐压密封舱21中，补排水箱分成上层补排水箱42
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1和下层补排水箱42
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2，主水箱41呈凹字形空腔结构，主水箱41的内凹处形成第一腔室，主水箱41的内部空腔形成第二腔室，在第一腔室的侧壁上设置有一号补水
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排水喷嘴组43
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5，一号补水
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排水喷嘴组43
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5中的喷嘴分别通过管路与上层补排水箱42
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1相连通；在第二腔室的侧壁上设置有二号补水
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排水喷嘴组43
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6，二号补水
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排水喷嘴组43
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6中的喷嘴分别通过管路与下层补排水箱42
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2相连通，各喷嘴与补排水箱连通的管路上均设置有阀门43；
[0017]水压模拟调节系统20包括耐压密封舱21、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置，其特征在于该水下变压增材修复试验装置包括水压模拟调节系统(20)、水下专用激光增材修复系统(30)、溶液自动供给调节系统(40)和非稳态振动平台(11)；其中所述的溶液自动供给调节系统(40)包括主水箱(41)、两个补排水箱和阀门(43)，主水箱(41)放置在耐压密封舱(21)中，补排水箱分成上层补排水箱(42
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1)和下层补排水箱(42
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2)，主水箱(41)呈凹字形空腔结构，主水箱(41)的内凹处形成第一腔室，主水箱(41)的内部空腔形成第二腔室，在第一腔室的侧壁上设置有一号补水
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排水喷嘴组(43
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5)，一号补水
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排水喷嘴组(43
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5)中的喷嘴分别通过管路与上层补排水箱(42
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1)相连通；在第二腔室的侧壁上设置有二号补水
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排水喷嘴组(43
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6)，二号补水
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排水喷嘴组(43
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6)中的喷嘴分别通过管路与下层补排水箱(42
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2)相连通，各喷嘴与补排水箱连通的管路上均设置有阀门(43)；水压模拟调节系统(20)包括耐压密封舱(21)、过渡舱(22)、两个高压储气罐、两个压力调节控制器、进气喷嘴(28)和排气喷嘴(29)，在耐压密封舱(21)的顶壁上设置有伺服电动夹爪(80)，过渡舱(22)横置在耐压密封舱(21)的侧壁上，第二高压储气罐(24)通过气管与过渡舱(22)相连通，在气管上设置有第二压力调节控制器(26)，进气喷嘴(28)和排气喷嘴(29)设置在耐压密封舱(21)中，进气喷嘴(28)通过连接管与第一高压储气罐(23)相连通，在连接管上设置有第一压力调节控制器(25)和气流流速控制仪(27)；水下专用激光增材修复系统(30)包括激光器(31)、水下激光枪头(33)和移动手臂(50)，激光器(31)通过耐压光纤与水下激光枪头(33)相连，移动手臂(50)设置在耐压密封舱(21)的顶壁上，水下激光枪头(33)固定在移动手臂(50)上并位于待修复工件(60)上方；耐压密封舱(21)设置在多向非稳态振动平台(11)上，通过夹持工作台(12)夹固待修复工件(60)。2.根据权利要求1所述的海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置，其特征在于在主水箱(41)的第一腔室中还设置有水质盐度检测探头(44)和实时水位检测探头(45)。3.根据权利要求1所述的海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复试验装置，其特征在于在主水箱(41)的第二腔室中还设置有实时测温探头(46)和温度调控模块(47)。4.根据权利要求1所述的海洋宽温域非稳态模拟环境下水下变压增材修复...

【专利技术属性】
技术研发人员：金国，王珺琰，崔秀芳，赵耀，张野，刘二宝，杨雨云，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：