[发明专利]一种框架式超高压环境模拟装置与试验方法

说明书

本发明涉及深海环境模拟装置技术领域，特指一种框架式超高压环境模拟装置，包括压力模拟系统与温度调节系统，所述压力模拟系统包括筒体与框架，筒体与框架对应设置，温度调节系统包括水箱、设于水箱内部的温度控制元件与设于筒体内部的温度控制元件。本发明采用这样的结构设置，在保证体积和压力两项指标同时满足测试需求的基础上，又能够有效仿真高温条件，实现温度自动调节控制，其结构合理，控温效果快速有效。

技术领域

本发明涉及深海环境模拟装置技术领域，特指一种框架式超高压环境模拟装置与试验方法，具体涉及到一种可以高效模拟深海超高压环境及实现温度仿真与控制的装置，主要为深海科考装备提供压力测试支持以及为开展深海地质、生物等研究提供原位监测模拟平台。

背景技术

深海探测及运载仪器和装备在研制和运用过程中必须考虑到水静压力的影响，这就需要利用专门的压力试验装备来模拟深海环境，在深海仪器设备进入深海之前进行针对深海仪器设备的耐压强度、水密性能、抗疲劳性能或者高压条件下的功能性等各项性能指标测试。2016年我国已经正式启动了国家重点研发计划“深海关键技术与装备”重点专项，计划在“十三五”期间完成全海深载人潜水器的研制，受静水压100Mpa以上就属于深海超高压力范畴，而目前公认的全海深深度为11000米，静水压强约为110Mpa，如果按照1.5的安全系数计算，则全海深载人装备需要至少承受165Mpa的压强。所以作为全海深深海装备提供水静压力试验的模拟装置，其工作筒体一方面需要模拟至少大于165Mpa的深海超高压力，另一方面在工作时也要保证工作筒体能够装下深海装备，这样筒体内径的尺寸设计至少不小于2M，因此这对其工作压力和体积的要求都比较高。由于运用范畴及技术受限，在全海深背景下，目前我国还没有深海模拟装置能够在压力和容积两项技术指标上同时满足上述要求。

另一方面，深海模拟装置常常被运用于海洋地质、海洋生物等领域进行模拟实验，为深海科考原位获取的数据提供实验验证。作为科考数据验证时，除了需要模拟深海高压环境的同时，也需仿真不同温度的环境。在深海不同区域温度都是变化的，特别是随着海洋热液被发现以来，人们对热液矿、热液生物的研究方兴未艾，研究矿物、生物在高压高温下的物理化学应变参数，这些新的研究领域也推进了深海高压高温环境模拟装置研发的进程。

专利201410157296.8：深海超高压环境模拟与检测装置，公开了一种超高压、大体积的深海高压模拟检测装置，但是专利未能实现温度仿真的功能；专利201610407281.1：深海高温高压环境模拟装置，通过在压力筒外增设一个夹套的方式来实现调温介质对筒体的外壁进行加热，然后通过筒壁热量传递给筒内的工作介质从而达到给内部工作介质加温的目的，这种加热方式，虽然结构和操作相对比较简单，但是温度调节的效率比较低，而且如果是涉及到模拟超高压力的筒体，往往其筒壁14厚度都会比较大，这样如果单独通过这种方式，调温效率会更低，甚至这个加热方法在筒壁厚度比较大的压力筒上不可行，同时，采用种方法会导致压力筒内部中间位置与筒壁附近的介质温度分布不均匀。

所以，针对上述问题，本专利发明了一种模拟深海超高压力的装置，特别是涉及到一种框架结构的超高压模拟装置，在满足超高压静水试验的同时，又能高效实现温度自动调节控制的目的。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种框架式超高压环境模拟装置与试验方法，在保证体积和压力两项指标同时满足测试需求的基础上，又能够有效仿真高温条件，实现温度自动调节控制，其结构合理，控温效果快速有效。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种框架式超高压环境模拟装置，包括压力模拟系统与温度调节系统，压力模拟系统包括筒体与框架，筒体与框架对应设置，温度调节系统包括水箱、设于水箱内部的温度控制元件与设于筒体内部的温度控制元件。