浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，包括：試驗架、至少一個浮空器囊體材料試件和氣象站；浮空器囊體材料試件內(nèi)部具有預(yù)設(shè)容積，懸置于試驗架內(nèi)，每一浮空器囊體材料試件的表面均安裝有充/排氣閥和壓差傳感器，每一浮空器囊體材料試件的內(nèi)部均安裝有溫濕度傳感器，充/排氣閥、壓差傳感器和溫濕度傳感器均與氣象站連接，氣象站包括工控機，工控機通過充/排氣閥和壓差傳感器將浮空器囊體材料試件內(nèi)部壓力維持在設(shè)定的范圍內(nèi)。該裝置既能夠模擬囊體材料受到的氣壓載荷，又能夠模擬不同的輻照角度，更準確地模擬了浮空器囊體材料及其接縫在實際使用中的自然老化情況。
【專利說明】
浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及材料自然老化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]浮空器囊體材料是一種高分子多層復(fù)合材料，在使用過程中不可避免的暴露于或間接的暴露于自然環(huán)境中，在受到光、熱、氧、水等因素的綜合作用下，材料本身以及其接縫的性能會不斷惡化，使用壽命逐漸縮短。若要保證產(chǎn)品耐自然界的風(fēng)吹、日曬、雨淋，就必須通過自然老化或?qū)嶒炇壹铀倮匣姆椒▽Ξa(chǎn)品進行相關(guān)的測試，以檢驗與研究環(huán)境對材料及產(chǎn)品的影響程度、了解影響機理，進而對環(huán)境影響提出防護措施，以便在研發(fā)新材料、新產(chǎn)品時對其生產(chǎn)、儲存及使用過程進行質(zhì)量控制。目前，國內(nèi)外標準組織均制訂了近千條材料自然老化和人工加速老化測試方法的相關(guān)標準，以考察材料的老化。
[0003]自然老化通過直接利用自然環(huán)境中的光、水、溫度等因素對試樣的作用而研究和記錄各種材料性質(zhì)變化結(jié)果，由于其試驗條件真實的反映了試件實際使用環(huán)境中的部分條件，所以自然老化試驗結(jié)果與實際使用中產(chǎn)生的結(jié)果之間一致性好、相關(guān)性好。這種試驗己被公認是考核各類高分子材料環(huán)境適應(yīng)性和可靠性的最重要、最早采用的、最真實、現(xiàn)在還廣泛使用的方法。試件的自然老化首先必須考慮產(chǎn)品最終的使用環(huán)境在哪里，是沙漠還是水面，以及對產(chǎn)品的外觀、使用性能等的要求;其次試件必須按照相應(yīng)建議的曝曬標準選擇合適的露天放置地點以及當?shù)氐臍夂颉h(huán)境、污染等會影響測試結(jié)果的老化因素;再次，需要考慮試件的大小、擺放位置、朝向與水平面的角度等因素。
[0004]當前，對于浮空器囊體材料這類高分子材料的自然老化一般采用無背板曝曬或背板曝曬方法，樣件的形狀一般為平面矩形。在真實使用中，浮空器為保持形狀，其氣囊內(nèi)氣體的壓力會高于外界大氣壓力，因此浮空器囊體材料在真實使用中會承受一定氣壓載荷，氣壓載荷作用產(chǎn)生的應(yīng)力會影響囊體材料的自然老化性能，而目前的自然老化方法最大缺點是無法反應(yīng)這種氣壓載荷的作用。其次，一般浮空器均為旋成體，在真實使用中，一些部位如腹部、左右尾翼下表面，一直處于陽光無法直接輻照而又受到地表輻照的工況，目前的老化方法尚未考慮此種工況。再次，目前尚缺乏對浮空器囊體材料加工成相應(yīng)結(jié)構(gòu)的接縫的自然老化方法。
[0005]鑒于此，如何提供一種既能夠模擬囊體材料受到的氣壓載荷，又能夠模擬不同輻照工況的自然老化的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，成為當前需要解決的技術(shù)問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型提供一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，既能夠模擬囊體材料受到的氣壓載荷，又能夠模擬不同輻照工況的自然老化，更準確地模擬了浮空器囊體材料及其接縫在真實使用環(huán)境下的自然老化情況。
[0007]第一方面，本實用新型提供一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，包括:試驗架、至少一個浮空器囊體材料試件和氣象站；
[0008]所述浮空器囊體材料試件懸置于所述試驗架內(nèi)，所述氣象站安裝在所述試驗架背離太陽的一側(cè)，每一浮空器囊體材料試件的表面均安裝有充/排氣閥和壓差傳感器，每一浮空器囊體材料試件的內(nèi)部均安裝有溫濕度傳感器，所述充/排氣閥、所述壓差傳感器和所述溫濕度傳感器均與所述氣象站連接。
[0009]可選地，所述氣象站，包括:工控機、雨量傳感器、風(fēng)速及溫濕度傳感器和輻照計；
[0010]所述工控機，與所述雨量傳感器、所述風(fēng)速及溫濕度傳感器、所述輻照計、所述充/排氣閥、所述壓差傳感器和所述溫濕度傳感器分別連接。
[0011 ]可選地，所述氣象站，還包括:與所述工控機連接的太陽能電池及蓄電池。
[0012]可選地，所述浮空器囊體材料試件為具有預(yù)設(shè)容積的旋成體試件。
[0013]可選地，所述浮空器囊體材料試件，包括下述的一種或多種:
[0014]圓柱形試件、橢球形試件和圓球形試件。
[0015]可選地，所述浮空器囊體材料試件由單一材料加工而成、或由多種材料通過不同工藝的接縫連接加工而成。
[0016]可選地，所述不同工藝的接縫，包括:平直縫、T型縫和/或弧形縫。
[0017]可選地，所述試驗架，包括:支架和安裝在所述支架上試件安裝結(jié)構(gòu)；
[0018]所述浮空器囊體材料試件通過所述試件安裝結(jié)構(gòu)懸置于所述試驗架內(nèi)。
[0019]可選地，所述試驗架放置于不同的曝曬環(huán)境和不同的地表輻照環(huán)境中。
[0020]由上述技術(shù)方案可知，本實用新型的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，通過同時模擬真實使用環(huán)境中囊體材料受到的氣壓載荷和不同地表環(huán)境(曝曬環(huán)境和地表輻照環(huán)境)，更準確地模擬了浮空器囊體材料及其接縫在真實使用環(huán)境下的自然老化情況。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型一實施例提供的一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實用新型一實施例提供的一種基于圖1所示浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗方法的流程示意圖；
[0023]附圖標記:
[0024]1、試驗架；11、支架；12、試件安裝結(jié)構(gòu)；2、浮空器囊體材料試件;21、圓柱形試件；22、橢球形試件;23、圓球形試件;211、平直接縫;212、T型接縫;213、弧形接縫;3、充/排氣閥；4、氣象站;41、太陽能電池及蓄電池;42、雨量傳感器;43、工控機;44、風(fēng)速及溫濕度傳感器;45、輻照計;5、壓差傳感器;6、溫濕度傳感器。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他的實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]圖1示出了本實用新型一實施例提供的一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實施例的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，包括:試驗架1、至少一個浮空器囊體材料試件2和氣象站4;
[0027]所述浮空器囊體材料試件2懸置于所述試驗架I內(nèi)，所述氣象站4安裝在所述試驗架I背離太陽的一側(cè)，每一浮空器囊體材料試件2的表面均安裝有充/排氣閥3和壓差傳感器5，每一浮空器囊體材料試件2的內(nèi)部均安裝有溫濕度傳感器6，所述充/排氣閥3、所述壓差傳感器5和所述溫濕度傳感器6均與所述氣象站4連接。
[0028]在具體應(yīng)用中，本實施例所述氣象站4，可包括:工控機43、雨量傳感器42、風(fēng)速及溫濕度傳感器44和輻照計45;
[0029]所述工控機43，與所述雨量傳感器42、所述風(fēng)速及溫濕度傳感器44、所述輻照計45、所述充/排氣閥3、所述壓差傳感器5和所述溫濕度傳感器6分別連接，用于通過所述充/排氣閥3控制所述浮空器囊體材料試件2內(nèi)部的壓力使其保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，以及記錄自然老化試驗各時間點對應(yīng)試驗環(huán)境的降雨量、風(fēng)速、溫濕度、太陽輻射照度和地面輻射照度、以及各時間點對應(yīng)的所述浮空器囊體材料試件2內(nèi)部的溫濕度和所述浮空器囊體材料試件2內(nèi)部與外部試驗環(huán)境的壓力差。
[0030]在具體應(yīng)用中，本實施例所述氣象站，還可包括:與所述工控機43連接的太陽能電池及蓄電池41，其中，所述太陽能電池將采集的能量通過所述蓄電池存儲，以為所述工控機43供電。
[0031]在具體應(yīng)用中，本實施例所述浮空器囊體材料試件2為具有預(yù)設(shè)容積的旋成體試件，所述浮空器囊體材料試件2，可以包括下述的一種或多種:
[0032]圓柱形試件21、橢球形試件22和圓球形試件23等。
[0033]應(yīng)說明的是，本實施例并不對所述浮空器囊體材料試件2的形狀進行限制，可根據(jù)實際需求設(shè)計為圓柱形、橢球形、圓球形或者其他旋成體形狀。
[0034]在具體應(yīng)用中，本實施例所述浮空器囊體材料試件2可以由單一材料加工(如焊接/粘接等)而成、或者也可以由多種材料通過不同工藝的接縫連接加工(如焊接/粘接等)而成，所述不同工藝的接縫，可以包括:平直接縫211、T型接縫212和/或弧形接縫213等，既可以得到浮空器囊體材料本體的試件又可以得到不同工藝的接縫的試件，提高了試件的測試范圍。
[0035]進一步地，本實施例所述浮空器囊體材料試件2可以根據(jù)實際需求改變接縫在所述試驗架I上的安裝方位，以獲得不同的環(huán)境條件，如輻照度，從而得到不同環(huán)境條件下的浮空器囊體材料試件2。
[0036]在具體應(yīng)用中，本實施例所述試驗架I，包括:支架11和安裝在所述支架11上試件安裝結(jié)構(gòu)12;
[0037]所述浮空器囊體材料試件2通過所述試件安裝結(jié)構(gòu)12懸置于所述試驗架I內(nèi)。
[0038]可理解的是，本實施例所述試驗架I可以根據(jù)需要改變尺寸以同時放置多個浮空器囊體材料試件2，從而提高浮空器囊體材料試件2的數(shù)量。
[0039]在使用本實施例所述裝置進行試驗時，所述試驗架可放置于不同的曝曬環(huán)境(如室內(nèi)、室外等)和不同的地表輻照環(huán)境(如沙地、水面、草地和水泥地面等)中，以模擬浮空器囊體材料的真實使用工況。
[0040]可理解的是，試驗架放置于不同的曝曬環(huán)境和不同的地表輻照環(huán)境中，可以模擬浮空器在室內(nèi)存放時的自然老化，也可以模擬浮空器在室外錨泊時的不同地面反射環(huán)境，提高了試驗架的通用性，擴展了試件的自然老化環(huán)境范圍。
[0041 ]本實施例的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，通過自動保持試件內(nèi)部的預(yù)設(shè)壓力范圍，模擬了浮空器囊體材料真實使用時內(nèi)部氣體壓力載荷作用情況下的自然老化情況；不僅可以進行囊體材料本身的自然老化，還可以進行不同連接工藝接縫的試件的自然老化;通過設(shè)置氣象站，全程自動記錄了試件經(jīng)歷的環(huán)境歷程，便于得到后續(xù)性能測試結(jié)果所對應(yīng)環(huán)境條件;通過將所述試驗架通過置于不同環(huán)境，可以模擬浮空器不同的使用環(huán)境，提高了試驗架的通用性，擴展了試件的老化環(huán)境范圍。
[0042]本實施例的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，通過同時模擬真實使用環(huán)境中囊體材料受到的氣壓載荷和不同地表環(huán)境(曝曬環(huán)境和地表輻照環(huán)境)，更準確地模擬了浮空器囊體材料及其接縫在真實使用環(huán)境下的自然老化情況。
[0043]圖2示出了本實用新型一實施例提供的一種基于圖1所示浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗方法的流程示意圖，如圖2所示，本實施例的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗方法如下所述。
[0044]101、將單一浮空器囊體材料加工(如焊接/粘接等)成浮空器囊體材料試件或?qū)⒉煌】掌髂殷w材料通過不同工藝的接縫連接加工成浮空器囊體材料試件。
[0045]可理解的是，浮空器囊體材料試件懸置于所述試驗架內(nèi)，所述浮空器囊體材料試件為具有預(yù)設(shè)容積的旋成體試件，可以包括下述的一種或多種:圓柱形試件、橢球形試件和圓球形試件等。
[0046]其中，所述不同工藝的接縫，可以包括:平直接縫、T型接縫和/或弧形接縫等，既可以得到浮空器囊體材料本體的試件又可以得到不同工藝的接縫的試件，提高了試件的測試范圍。
[0047]進一步地，本實施例所述浮空器囊體材料試件2可以根據(jù)實際需求改變接縫在所述試驗架I上的安裝方位，以獲得不同的環(huán)境條件，如輻照度，從而得到不同環(huán)境條件下的浮空器囊體材料試件。
[0048]應(yīng)說明的是，在將所述浮空器囊體材料試件加工成旋成體時，一次可以得到不同輻照工況下的多種試件。
[0049]102、在試驗架放置于不同的曝曬環(huán)境(如室內(nèi)、室外等)和不同的地表輻照環(huán)境(如沙地、水面、草地和水泥地面等)時，工控機通過充/排氣閥控制浮空器囊體材料試件內(nèi)部的壓力使其保持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，以及記錄自然老化試驗各時間點對應(yīng)試驗環(huán)境的降雨量、風(fēng)速、溫濕度、太陽輻射照度和地面輻射照度、以及各時間點對應(yīng)的浮空器囊體材料試件內(nèi)部的溫濕度和浮空器囊體材料試件內(nèi)部與外部試驗環(huán)境的壓力差。
[0050]可理解的是，試驗架放置于不同的曝曬環(huán)境和不同的地表輻照環(huán)境中，可以模擬浮空器在室內(nèi)存放時的自然老化，也可以模擬浮空器在室外錨泊時的不同地面反射環(huán)境，提高了試驗架的通用性，擴展了試件的自然老化環(huán)境范圍。
[0051]可理解的是，通過步驟102記錄的太陽輻射照度和地面輻射照度，可便于得到所述浮空器囊體材料試件后續(xù)性能測試結(jié)果所對應(yīng)的累積輻照強度。
[0052]本實施例的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗方法，利用圖1所示實施例所述的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，通過自動保持試件內(nèi)部的預(yù)設(shè)壓力范圍，模擬了浮空器囊體材料真實使用時內(nèi)部氣體壓力載荷作用情況下的自然老化情況;不僅可以進行囊體材料本身的自然老化，還可以進行不同連接工藝接縫的試件的自然老化；通過設(shè)置氣象站，全程自動記錄了試件經(jīng)歷的環(huán)境歷程，便于得到后續(xù)性能測試結(jié)果所對應(yīng)環(huán)境條件;通過將所述試驗架通過置于不同環(huán)境，可以模擬浮空器不同的使用環(huán)境，提高了試驗架的通用性，擴展了試件的老化環(huán)境范圍。
[0053]本實施例的浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗方法，通過同時模擬真實使用環(huán)境中囊體材料受到的氣壓載荷和不同地表環(huán)境(曝曬環(huán)境和地表輻照環(huán)境)，更準確地模擬了浮空器囊體材料及其接縫在真實使用環(huán)境下的自然老化情況。
[0054]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種浮空器囊體材料及其接縫自然老化試驗裝置，其特征在于，包括:試驗架、至少一個浮空器囊體材料試件和氣象站； 所述浮空器囊體材料試件懸置于所述試驗架內(nèi)，所述氣象站安裝在所述試驗架背離太陽的一側(cè)，每一浮空器囊體材料試件的表面均安裝有充/排氣閥和壓差傳感器，每一浮空器囊體材料試件的內(nèi)部均安裝有溫濕度傳感器，所述充/排氣閥、所述壓差傳感器和所述溫濕度傳感器均與所述氣象站連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣象站，包括:工控機、雨量傳感器、風(fēng)速及溫濕度傳感器和輻照計； 所述工控機，與所述雨量傳感器、所述風(fēng)速及溫濕度傳感器、所述輻照計、所述充/排氣閥、所述壓差傳感器和所述溫濕度傳感器分別連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述氣象站，還包括:與所述工控機連接的太陽能電池及蓄電池。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述浮空器囊體材料試件為具有預(yù)設(shè)容積的旋成體試件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述浮空器囊體材料試件，包括下述的一種或多種: 圓柱形試件、橢球形試件和圓球形試件。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述浮空器囊體材料試件由單一材料加工而成、或由多種材料通過不同工藝的接縫連接加工而成。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述不同工藝的接縫，包括:平直縫、T型縫和/或弧形縫。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述試驗架，包括:支架和安裝在所述支架上試件安裝結(jié)構(gòu)； 所述浮空器囊體材料試件通過所述試件安裝結(jié)構(gòu)懸置于所述試驗架內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述試驗架放置于不同的曝曬環(huán)境和不同的地表輻照環(huán)境中。
【文檔編號】G01N3/12GK205607824SQ201620195163
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】呂靜, 張遠平, 高衡, 聶營, 王生
【申請人】中國科學(xué)院光電研究院