一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置和方法，该装置包括耐压舱

【技术实现步骤摘要】
一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置和方法


[0001]本专利技术涉及深海环境模拟试验装置领域，尤其是涉及一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置和方法
。

技术介绍

[0002]海洋资源的开发很大程度上取决于水下装备的发展水平，随着海洋开发利用区域的扩大，并不断向远海
、
深海延伸，这也要求水下仪器设备具备能在深海
、
远海工作的能力，同时也对其安全性和可靠性提出了更高的要求
。
由于受海洋环境条件的限制
、
巨额海试经费的制约以及基于安全性的考虑，无法将所有测试都进行实际出海实验
。
因此，深海环境模拟装置成为了深海仪器设备研制过程中的重要组成部分，即在实验室条件下实时模拟深海环境，为水下仪器设备的设计与研制提供便捷
、
可靠的陆地实验平台，并方便获取实验数据与结果，缩短新型设备的研究周期，降低研制成本，对减少因实际航行和海上实验时造成意外的损失等具有重要的意义和实际价值
。
[0003]海洋环境中，水深每增加
100m
，压力增加约
1MPa
；水深每增加
1000m
，温度下降1～
2℃
，
2000m
以下的海水温度几乎就恒定在冰点以上几度范围内；此外，海水中的盐度也存在显著的垂直分布结构
。
在压力
、
温度
、
盐度等海水要素的共同作用下，深海环境对水下仪器设备的影响主要体现在以下几方面：引起结构变形，甚至破坏；密封失效，高压海水进入内部，引起电子系统破坏
、
含能部件的化学反应或其内部组件损坏；长时间浸泡导致结构出现锈蚀或腐蚀，间接导致结构破坏等
。
现有深海环境模拟试验装置主要由压力舱
、
增压系统
、
数据采集控制台组成
。
试验样机置于压力舱内，控制系统通过增压装置对压力舱进行注液加压，由于压力舱容积大，且存在温度耗散大
、
均匀性差的弱点，导致对整个压力舱进行水温控制难度较大
。
[0004]此外，压力舱为金属材质，为避免腐蚀，舱内一般注入淡水
、
液压油
、
淡水液压油混合物等作为媒介，无法模拟真实深海环境的各项理化特性
。
仅对于一些为研究深海微生物生存习性而研制的微小型
、
超高压深海极端环境模拟实验装置探索采用了外部水浴方式进行温度控制，但该方法并不适用于大型深海环境模拟装置
。
然而，研究深海环境中温度
、
盐度等要素的动态变化对金属材料腐蚀规律
、
防腐维护
、
传感器性能验证等都具有一定的现实意义，所以对深海温度
、
盐度环境模拟也是深海设备研制过程中的另一不可或缺的环节
。
深海压力
、
温度
、
盐度等多要素耦合环境模拟不仅可以为水下仪器设备提供深海高压
、
低温
、
强腐蚀环境研究平台，而且还便于观察和采集实验数据，及时做好耐压
、
防腐工作，降低损失和维修成本
。
[0005]目前深海模拟装置主要包括深海静压力和外部温度耦合模拟试验装置，如中国专利
CN213336737U
公开了一种深海模拟水压试验机，包括增压系统
、
控制系统
、
高压容器，所述控制系统与增压系统
、
高压容器依次连接，所述增压系统通过控制系统给高压容器进行增压
。
增压系统通过使用压缩空气为动力源，以气动泵为压力源，气源压力与输出水压压力成正比
。
通过电气比例阀对驱动气压力的调整，可以对输出系统输出压力无级调节
。
当驱动
气压力与输出液体压力平衡时，气动泵便停止动作，输出压力也稳定在预调的压力上
。
所述增压泵与
PC
控制数据采集系统通过数据线传输控制
。
[0006]但现有深海环境模拟装置模拟过程中无法对深海环境的压力
、
温度或者盐度同时进行模拟，导致模拟试验所得到的结果准确度不高，因此，亟需一种基于压力
、
温度和盐度多要素耦合下的深海模拟试验装置
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在深海环境模拟装置模拟过程中无法对深海环境的压力
、
温度或者盐度同时进行模拟，导致模拟试验所得到的结果准确度不高的缺陷而提供一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置和方法
。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]本方案提供了一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，包括耐压舱
、
传压控温控盐皮囊
、
用于调节耐压舱内部压力的压力调控单元
、
用于调节传压控温控盐皮囊内部盐度的盐度调控单元
、
用于调节传压控温控盐皮囊内部温度的温度调控单元
、
数据采集单元和主控台；
[0010]所述传压控温控盐皮囊位于耐压舱内部，所述数据采集单元用于获取传压控温控盐皮囊内部的实时温度
、
盐度和压力，并传输至主控台，所述主控台控制连接压力调控单元
、
盐度调控单元和温度调控单元，所述主控台通过各个调控单元调节传压控温控盐皮囊内部的温度
、
盐度和压力
。
[0011]本方案通过数据采集单元获取传压控温控盐皮囊内部的实时温度
、
盐度和压力，并传输到主控台，主控台根据得到的实时温度通过温度调控单元对传压控温控盐皮囊内部的温度进行调节，主控台根据得到的实时盐度通过盐度调控单元对传压控温控盐皮囊内部的盐度进行调节，且主控台根据得到的实时压力通过压力调控单元对传压控温控盐皮囊内部的压力进行调节，待检测的仪器放置在传压控温控盐皮囊内部；
[0012]从而能够同步动态调控深水环境试验装置内部的压力
、
温度和盐度等参数，真实再现仪器设备入海和长时序作业过程中所承受的多要素耦合的深海极端环境，对于验证和考核仪器设备在深海真实环境下的各项功能
、
性能具有重要意义，也为水下仪器设备的设计与研制提供便捷
、
可靠的陆地实验平台，并方便获取多要素耦合环境下设备的腐蚀机理
、
失效机制等实验数据与结果，缩短新型设备的研究周期，降低研制成本，对减少因实际航行和海上实验时造成意外的损失等具有重要的意义和实际价值
。
[0013]进一步地，所述传压控温控盐皮囊包括连接法兰
、
热电制冷器
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，其特征在于，包括耐压舱
、
传压控温控盐皮囊
、
用于调节耐压舱内部压力的压力调控单元
、
用于调节传压控温控盐皮囊内部盐度的盐度调控单元
、
用于调节传压控温控盐皮囊内部温度的温度调控单元
、
数据采集单元和主控台；所述传压控温控盐皮囊位于耐压舱内部，所述数据采集单元用于获取传压控温控盐皮囊内部的实时温度
、
盐度和压力，并传输至主控台，所述主控台控制连接压力调控单元
、
盐度调控单元和温度调控单元，所述主控台通过各个调控单元调节传压控温控盐皮囊内部的温度
、
盐度和压力
。2.
根据权利要求1所述的一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，其特征在于，所述传压控温控盐皮囊包括连接法兰
(37)、
热电制冷器
、
端盖和筒状开口皮囊；所述端盖固定在筒状开口皮囊的上方，所述端盖通过连接法兰
(37)
连接耐压舱，所述热电制冷器固定在端盖上，所述热电制冷器的一端位于筒状开口皮囊的内部，另一端位于筒状开口皮囊的外部，所述热电制冷器连接温度调控单元，所述温度调控单元用于向热电制冷器提供大小和方向可调节的电流
。3.
根据权利要求2所述的一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，其特征在于，所述筒状开口皮囊为三明治结构，所述筒状开口皮囊由内至外依次包括第一橡胶涂覆织物
、
第一橡塑保温棉和第二橡胶涂覆织物
。4.
根据权利要求2所述的一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，其特征在于，所述端盖包括依次连接的皮囊上法兰
(38)、
皮囊中法兰
(39)
和皮囊下法兰
(40)
，所述皮囊上法兰
(38)
和皮囊中法兰
(39)
之间设有第二橡塑保温棉
(42)
，所述皮囊中法兰
(39)
上设有固定槽，所述第二橡塑保温棉
(42)
位于固定槽内，所述皮囊中法兰
(39)
和皮囊下法兰
(40)
构成与筒状开口皮囊形状相配合的
U
型槽口，所述筒状开口皮囊的开口端固定在
U
型槽口内
。5.
根据权利要求2所述的一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，其特征在于，所述热电制冷器包括热电组件
、
半导体连接片
(49)、
接线端子
(50)
和散热翅片
(52)
，所述热电组件包括导热传冷板
(46)、
导热棒
(47)
和电绝缘导热板
(48)
；所述导热棒
(47)
的一端连接导热传冷板
(46)
，另一端连接电绝缘导热板
(48)
，所述热电制冷器包括一对热电组件，所述热电组件设置电绝缘导热板
(48)
的一端通过半导体连接片
(49)
连接，所述半导体连接片
(49)
通过接线端子
(50)
连接温度调控单元，其中一个热电组件设置导热传冷板
(46)
位于筒状开口皮囊的内部，另一个热电组件设置导热传冷板
(46)
位于筒状开口皮囊的外部，所述散热翅片
(52)
固定在位于筒状开口皮囊的外部的导热传冷板
(46)。6.
根据权利要求2所述的一种深海多要素耦合环境动态模拟试验装置，其特征在于，所述盐度调控单元包括进水模块和出水模块，所述端盖上设有皮囊进水孔
(43)
和皮囊出水孔
(51)
；所述进水模块包括纯水箱
(25)、
盐水箱
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕枫，陈超，彭铭，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：