[發明專利]高靜水壓力下浮力材料的浮力損失測試裝置及方法

有效

• 申請號: 200810022677.X
• 申請日: 2008-07-08
• 公開（公告）號: CN101319988A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 趙俊海;馬利斌;劉濤
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七○二研究所
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種測試裝置及方法。具體說，是在高靜水壓力條件下測量浮力材料的浮力損失的裝置及方法。

背景技術

在船舶制造行業都知道，在高靜水壓力條件下浮力材料的浮力損失是由浮力材料的吸水率和體積收縮率兩個因素引起的。其中，由浮力材料的吸水率所引起的浮力損失可根據如下吸水率公式計算而得：

由體積收縮率所引起的浮力損失需要專門的試驗進行測定。如美國Emerson?&?Cuming公司，是先用小型專用壓力筒測出浮力材料試樣的體積收縮率，進而計算出由于浮力材料體積收縮所引起的浮力損失。雖然采用這種方法可以計算出由浮力材料體積收縮所引起的浮力損失，但存在以下缺點：一是需要專用的小型壓力筒來測試浮力材料試樣的體積收縮率，再計算出浮力材料的浮力損失，這樣試驗成本高；二是在浮力材料吸水率公式中最終質量是浮力材料在經過壓力試驗，并從壓力筒取出，放置在空氣中，進行稱重。這樣，由于浮力材料在空氣中失去了高靜水壓力的作用，不可避免地有部分水從浮力材料內逸出和蒸發掉，使得浮力材料吸水率的實測值偏小，進而影響到浮力材料的浮力損失的測試精度。因此，測試精度不高。

發明內容

本發明要解決的問題是克服背景技術中的缺陷，提供一種高靜水壓力下浮力材料的浮力損失測試裝置及方法。采用這種裝置及方法進行高靜水壓力下浮力材料的浮力損失測試，可降低實驗成本、提高測試精度。

為解決上述問題，采取以下技術方案：

本發明的高靜水壓力下浮力材料的浮力損失測試裝置特點是包括壓力筒和應變儀。其中的壓力筒為大型通用壓力筒，其下端有筒底，其上端有筒蓋。壓力筒內有板條梁，該板條梁懸吊于筒蓋的下方。筒蓋上有纜孔，纜孔內有電纜，纜孔與電纜間呈水密狀相配合。板條梁的中間上、下面上均貼有應變片，電纜的兩端分別與板條梁上面的應變片和應變儀相連。板條梁下方有浮力材料試件和壓載塊，浮力材料試件懸吊于板條梁下面的應變片上，壓載塊懸吊于浮力材料試件之下。其中的板條梁為硬質鋁合金。

測試高靜水壓力下浮力材料的浮力損失的方法依次包括以下步驟：

板條梁的選擇

先選取至少5件板條梁樣品，并測得這些樣品的應力-應變(σ-ε)曲線，得到板條梁材料的楊氏彈性模量E的實測值；

對板條梁進行標定，以測定板條梁σ-ε變化的線性和重復性，最終擇優選用；

應變值的測定

當壓力筒內工作壓力p分別取0和極限深度工作壓力時，分別從應變儀上讀取應變值ε₁和ε₂，則應變變化值Δε＝ε₂-ε₁；

應力值的換算

根據板條梁的應力-應變(σ-ε)曲線，把板條梁跨中的應變變化值Δε換算為應力變化值Δσ(＝E·Δε)；

浮力損失的確定

根據板條梁跨中截面的彎距和應力計算公式，即

MP=Pl4,]]>其中，l為板條梁的長度(m)，l＝1m；

Δσ=MP·zIz,]]>其中，I_z為板條梁跨中截面對中性軸的慣矩(m⁴)，I_z＝bh³/12＝5.4×10^-10(m⁴)；z為板條梁上(下)表面至中性軸的距離(m)，z＝h/2＝0.003m；

分別計算出在板條梁跨中的彎距M_P和集中力P，則浮力材料的浮力損失ΔF＝P。

其中，壓力筒內有兩個吊桿，兩吊桿上端固定在筒蓋的下表面相對兩側，它們的下端有吊鉤，板條梁兩端置于該兩吊鉤內。

采取上述方案，具有以下優點：