[发明专利]空泡作用下海水环境疲劳试验装置

说明书

一种空泡作用下海水环境疲劳试验装置，包括疲劳试验机，所述疲劳试验机的一旁安装有海水循环系统，另一旁安装有海水环境模拟装置，所述海水环境模拟装置与海水循环系统连通，所述海水环境模拟装置的前方设置有控制装置。以真实环境考核其结构安全性能，确保其在服役期间不会因空泡、海水等因素的影响而引起疲劳失效，解决了现有装置无法准确考核桨叶结构的空泡疲劳问题，揭示多变量载荷的力学机理，实现桨叶在海洋极端条件下服役性能评估，为螺旋桨结构性能验证和评估提出一种新的技术途径，有效提高了桨叶结构的安全可靠性。整个发明装置结构布局合理，系统简洁可靠，安装操作方便，实现自动控制，大大提高试验效率。

技术领域

本发明涉及疲劳试验装置技术领域，尤其是一种空泡作用下海水环境疲劳试验装置。

背景技术

船舶的螺旋桨在海洋环境长期服役过程中，不仅要承受风、流和二阶波浪力导致的稳态力，而且还要承受使用过程中频繁加速、减速、变向等操作导致的交变非稳态力，使得螺旋桨在实际运行过程中长期处于交变应力状态，易产生疲劳问题。同时螺旋桨在高速的运转过程中会产生高速水流，形成低压和/或超低压区，发生空泡现象。空泡破灭会对附近的固体表面产生微射流，射流的强度超过基材的强度就会产生剥离作用，使得基件表面产生空洞和麻面，桨叶横截面积会随之减小，严重引发桨叶断裂现象，同时桨叶光滑表面遭到破坏，其升力下降导致推力减小。特别是空泡状态下桨叶受力特性，制约着一系列关键部件的强度评估问题。

现有技术中，对于桨叶的性能考核主要集中在疲劳载荷作用下的桨叶结构强度试验或空泡作用下的桨叶性能试验，没有考虑在空泡和海水环境耦合作用下桨叶结构疲劳性能，导致桨叶在使用过程中会出现突然失效现象，对装备带来很大的安全风险。现有技术中空泡试验通常采用待测试件夹持在高速旋转的电机上，然后向水中吹入气泡束，高速旋转一定时间，旋转的作用加上往水中吹入的气泡会对试件表面有一定的蚀刻作用，进而做空泡模拟运行试验。这种高速旋转的方法无法与疲劳试验机加载方式共同作用，满足不了性能考核要求。因此研制一种空泡作用下海水环境疲劳试验装置，在实验室内实现对桨叶结构综合性能安全考核是本发明要解决的主要问题。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的空泡作用下海水环境疲劳试验装置，从而可以大大提高试验的可靠性，提高试验效率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种空泡作用下海水环境疲劳试验装置，包括疲劳试验机，所述疲劳试验机的一旁安装有海水循环系统，另一旁安装有海水环境模拟装置，所述海水环境模拟装置与海水循环系统连通，所述海水环境模拟装置的前方设置有控制装置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述疲劳试验机的输出端安装有第一丝杆，所述通过过渡连接工装与海水环境模拟装置的第二丝杆连接。

所述疲劳试验机采用立柱式电液伺服疲劳试验机。

所述海水环境模拟装置的结构为：包括海水环境箱，所述海水环境箱的四面均设置有光学玻璃窗，所述海水环境箱的底部安装有集水盘，集水盘的底部安装有第二丝杆，所述第二丝杆通过过渡工装与疲劳试验机连接；还包括海水循环系统，所述海水循环系统分成回水箱和清水箱，所述集水盘通过软管与回水箱连接。

光学玻璃窗采用K9光学玻璃制造。