[發明專利]一種海洋防污涂層表面藤壺附著力的測量方法

在審

• 申請號: 202111196403.4
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN114112898A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 靳會超;田麗梅;王建福;高銘謠;殷玥
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 吉林省中玖專利代理有限公司 22219
• 代理人: 李泉宏

本發明一種海洋防污涂層表面藤壺附著力的測量方法，屬于防污涂層表面防污性能測試技術領域，本發明針對現有的測試方法只能在準靜態條件下進行測試，無法在水動力條件下行進的測試，本發明采用了GB/T 7789?2007中所采用的測試設備，在此基礎上增加了高速攝像機用于采集藤壺在脫離涂層表面的時刻，并查得此時刻的電機轉速ω，本發明經過受力分析，通過計算與附著力平衡的重力、浮力、向心力以及水體阻力的合力得到附著力的大小。實現了在水動力條件下的測試，由于該方法不使用拉力計，因此同時適用于真實藤壺和虛擬藤壺。

技術領域

本發明屬于防污涂層性能測試技術領域。

背景技術

海洋中船體、設備等表面的海洋生物污損給海洋工業帶來了巨大的經濟損失。開發防污涂層應用于這些水下表面是一種有效的防污途徑。在海洋防污涂層的研發過程中，需要評估防污涂層的防污性能，通常的實驗方法包括：細菌粘附測試，藻類粘附測試，海洋實海掛片測試等。此外，還有一種測試方法也經常被研究人員使用，即藤壺附著實驗。在海邊的巖石上可經常見到附著生長的大量藤壺，由于藤壺附著能力非常強，其附著力可達1MPa，因此藤壺在涂層表面的附著能力可以較好的表明該涂層的防污性能。然而，藤壺的附著力測量是十分困難的。為了解決這個問題，ASTM D5618-94(2011)“Standard TestMethod for Measurement of Barnacle Adhesion Strength in Shear”標準中提供了一種采用金屬圓柱，使用環氧樹脂作為粘接劑，把金屬圓柱作為“虛擬藤壺”(Pseudobarnacle)粘附在涂層表面，在水下采用剪切于虛擬藤壺拉力拉開該虛擬藤壺，分離時的拉力被拉力計紀錄，從而得到其最大附著力。這種方法雖然有效，但是其涂層和虛擬藤壺都是在準靜態條件下。在海洋環境中，水流對藤壺的沖刷是在水動力條件下行進的，在某些情況下，如螺旋槳表面的藤壺，其受力的情況更為復雜。測量水動力條件下的藤壺脫附力，具有十分重要的意義。另一方面，對于真實的藤壺，由于體積較小，不易使用拉力計連接，因此也無法采用ASTM D5618-94(2011)標準進行測量。

發明內容

在“GB/T 7789-2007船舶防污漆防污性能動態試驗方法”中描述了一種動態防污測試設備(見圖1)，該設備主要包括一個水箱，一個電機，一個安裝涂層的多面體，該多面體與電機連接，在電機驅動下旋轉模擬水流對涂層的沖擊效果。由于該設備被廣泛使用，因此本發明基于該設備描述一種水下防污涂層表面藤壺附著力的測量方法。

該動態防污測試設備基于GB/T 7789-2007所描述，主要包括：電機1、連接軸2、多面體3、透明水箱4和電機控制器6；多面體3通過連接軸2與電機1連接，電機1設置在透明水箱4上方，多面體3放置在透明水箱4中，電機控制器6用于控制電機的開關和轉速，

為了實現本發明的測量方法，只需要增加2個或多個高速攝像機5(例如，PhantomTMX 7510)，并置于水箱周圍或上方。

(1)真實藤壺的附著力測量

在測量過程中，首先在多面體3表面安裝或涂覆防污涂層7，由于涂層通常較薄，為數百微米，因此在計算中忽略此厚度。然后把多面體浸入含有幼體、或成年藤壺的海水中，使藤壺附著在涂層7表面(圖3)。

將多面體3浸入人工海水中，逐漸增加電機1轉速，當電機轉速到達一定速度時，藤壺從涂層表面脫離，由于人眼的局限性，采用高速攝像機5記下藤壺脫離的錄像，從而獲取脫離時的時刻，可查得此時刻的電機轉速ω。

對于真實藤壺可以將其看作一個半徑為r的球體，其質量為m(圖4)。

對附著的藤壺進行受力分析，見圖5。在垂直于水面方向，其受重力G和浮力F_浮的作用：

G＝mg (1)