外部水箱設計考慮到8臺艙體的循環使用,根據艙體隔套的容積和留有一定余量,所以每個水箱內儲水容積為70L左右,水箱體為德國PP板材制作,上部為可開啟式。每個水箱配置一臺磁力驅動水泵給艙體隔套供水循環來實現水溫控制。所有水箱至倉體的水管都為PP管。倉體冷熱組件同水管連接使用硅橡膠軟管,便于拆卸和艙體擺動時的減振和連接。
 

　　(5)顛簸和搖擺控制系統。
 

　　設計采用氣缸推拉方式實現壓載艙模擬試驗艙的八艙聯機機構的顛簸和搖擺運動,設計參數確保實現放置在壓載艙內前后和頂部的樣品能夠周期地噴濺到海水。
 

　　搖擺機構設計為在壓載艙模擬試驗艙一端中心軸上安裝一連桿,連接至下部的氣缸Y頭,后部有日本的SMC氣缸作為推拉箱體搖擺的動力。
 

　　(6)模擬壓載艙試驗艙的艙室。
 

　　模擬壓載試驗艙內壁采用德國進口PP塑料板材模壓焊接成型,外壁采用不銹鋼材料。德國進口塑料板其耐溫度性、剛性及韌性都比普通塑料板好,耐溫高,不易變形,也有效解決防腐問題。壓載艙采用雙層中空加保溫材料結構,有效的形成保溫層,使溫度控制更準確。上蓋設計為活動開啟式以便試板安裝和操作,為避免搖擺潑濺時海水從艙體內漏出,在上蓋和艙體結合處采用回彈性和耐海水腐蝕性都比較好的橡膠條作為密封件使用。
 

　　(7)壓載艙模擬試驗艙智能化操作控制系統。
 

　　壓載艙模擬試驗艙設計一個主控制柜,主控制柜上安裝一臺10.4寸真彩液晶顯示試驗程序控制儀,試驗過程及所有試驗參數都由程序自動控制。所有溫度控制及采集信號都集中于觸摸屏控制和顯示,試驗過程及所有試驗運行參數均由觸摸屏編程、自動控制、顯示;溫度控制、試驗參數即時信息都集中于觸摸屏顯示。
 

　　集中控制系統為考慮操作方便,采用一臺10.4寸真彩液晶顯示器配套德國西門子PLC開關量模塊及模擬量模塊。模擬量模塊將水箱內的鉑電阻傳感器的電阻信號轉換成電壓數字信號,通訊給控制屏內的CPU處理器,經過內部模糊計算,輸出數字信號給模擬量模塊,由模擬量模塊將數字信號轉換成直流電壓信號供給固態繼電器實現對固態繼電器上的控制通斷,控制加熱管加熱與否。
 

　　試驗周期時間控制,是由控制屏內的CPU處理器根據外部設定參數,輸出數字電壓信號,提供給PLC模擬量模塊,再轉換成直流24V 電壓信號控制中間繼電器,由中間繼電器控制大功率接觸器控制壓縮機、水泵、氣缸等執行器件。
 

　　外部報警用執行器件,水位浮球、熱繼電器等反饋給PLC開關量模塊的信號,再由開關量模塊將此信號裝換位數字信號傳輸給控制屏CPU處理器,并直接在顯示屏上以中文形式顯示出來。另2套8路PT100鉑電阻傳感器輸入方式的采集模塊,提供對每個艙體溫度的采樣并通過通訊傳輸給顯示屏進行顯示和記錄。
 

　　創新成果

　　2007年9月～2008年3月,通過課題組的共同努力,具有自主知識產權、填補國內空白的模擬壓載艙試驗艙驗收通過,其運行參數,搖擺系統、頂部溫控、海水溫控、側壁控溫等均達到了PSPC和本課題技術指標的要求。
 

　　技術指標要求如下。
 

　　(1)采用紅外線輻射、環境溫度控制綜合調節控制系統,控制壓載艙上蓋部分的溫度(20℃/50℃ )。
 

　　技術參數:溫度控制點為50℃ /12h+20℃/12h循環;溫度控制精度為±2°C;溫度控制方式為編程控制。
 

　　(2)采用編程水溫調節控制系統,控制側板的20°C梯度板溫度。
 

　　技術參數:溫度控制點為15℃ ;溫度控制精度為±2℃ ;溫度控制方式為編程控制。
 

　　(3)采用編程水溫調節控制系統,控制艙內海水的35℃ 溫度。
 

　　技術參數:溫度控制點為35℃ ;溫度控制精度為±2℃ ;溫度控制方式為編程控制。
 

　　(4)采用汽缸推動機械方式系統。設計采用汽缸推動機構實現壓栽艙模擬船的顛簸和搖擺運動,實現放置在壓栽艙內前后和頂部的樣品能夠周期地噴濺到海水。
 

　　技術參數:運動頻率至少3s;運動幅度為0°～20°。
 

　　(5)壓載艙模擬試驗艙智能化操作控制系統。通過試驗程序控制儀智能化控制試驗艙的運行,試驗過程及所有試驗參數都由編程自動控制。所有溫度控制及采集信號都集中于觸摸屏控制和顯示,試驗過程及所有試驗運行參數均由觸摸屏編程、自動控制、顯示;溫度控制、試驗參數即時信息都集中于觸摸屏顯示;可隨時調閱、打印所有試驗運行參數的歷史數據。
 

冷凝試驗艙
 

　　設計思路
 

　　研究、設計、制造一臺符合PSPC要求的,能夠模擬壓載艙涂層實際應用中高溫高濕環境狀況的試驗裝置一冷凝試驗艙,為壓載艙保護涂層在實際應用環境條件下的耐高溫高濕環境適應性能的質量預測、評定創造技術條件。冷凝艙試驗箱應符合IS0 6270.1-1998標準的要求,冷凝艙試驗箱帶蓋的塑料艙室底部有40℃ 的淡水,上部空氣濕度I00%,試驗的兩塊樣板放在艙室的頂部與水平成60°角,背對房間,溫度23±2℃ 。水從艙室的底部蒸發冷凝在試驗樣板上。
 

　　經調研,國際上專業生產環境試驗設備的公司:美國Q-PANEL公司和EST歐洲環境模擬技術有限公司有生產同類產品。美國Q-PANEL公司、EST歐洲環境模擬技術有限公司定型產品采用濕氣冷凝方式,其產品符合(ISO 6270.2— 2005標準的要求),可實現艙室底部有40℃ 的淡水,上部空氣濕度100%要求,試驗樣板垂直懸掛在艙室中。這兩家公司與國內現有的冷凝試驗技術對比如表1所示。
 

　　表1國內外現有冷凝試驗技術比較

        

　　以上兩家公司現有產品均不能完全滿足試驗要求。我國壓載艙專用模擬冷凝試驗箱生產更是空白。
 

　　技術途徑

　　(1)引進德國ST歐抄H環境模擬技術有限公司產品K400 M-TR冷凝水試驗箱:
 

　　技術參數:箱內溫度控制點為40℃ ;溫度控制精度為±1℃;溫度控制方式為編程控制;箱內濕度控制點為100%(飽和濕度)。
 

　　(2)采用空調調節控制冷凝艙試驗箱環境空氣溫度系統,將環境溫度控制達到試驗樣品背部溫度20±2℃的要求。
 

　　(3)對K400 M-TR冷凝水試驗箱的頂部和試驗樣板放置架進行重新設計,使試驗樣板放在艙室的頂部與水平成60° 角(IS0 6270.1-2005標準的要求),樣品固定架采用工程聚丙烯塑膠板加工制造,周邊用硅橡膠密封,設計可放置18片試驗樣板。
 

　　創新成果
 

　　2007年12月,完成壓載試驗冷凝艙安裝、調試、試運行和樣品放置架的設計和加工,其溫度和濕度各項運行參數符合IS06270.1要求。經國防科學技術計量部門鑒定溫度和濕度控制完全符合PSPC和本課題技術指標的要求。
 

　　達到的技術指標為:箱內溫度控制點為40℃ ;溫度控制精度為±1℃ ;溫度控制方式為編程控制;箱內濕度控制點為99.6%(飽和濕度)。
 

　　試驗樣板放置架:使試驗樣板放在艙室的頂部與水平成60°角,四周密封。

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