中船重工某船艦設計研究所為深入直觀地研究深水無人潛水器模型在深水環境下暗涌、急流沖擊過程中的受力分析,專門設計制作特定潛水器模型及實驗配套設備,在某深水實驗池開展模型受力試驗。我司(上海耐創測試技術有限公司)為此設計研發的一款FC3R138T型防水三分力傳感器作為主要測試部件,在本項目中承擔結構連接件及多維力測試任務,以進一步分析模型的多維受力圖譜,為該次試驗的成功進行提供了測量測試保障。
傳感器使用工況及技術要求
1)潛水器模型三方向受力范圍:水平向暗涌紊流沖擊力Fx,y=0-±30KN、垂直向自重水壓及暗涌沖擊力Fz=0-±60KN;
2)測試環境:常溫,淡水,深度80米(或0.8MPa壓力倉);
3)測試時間:系統調試完畢后在模擬的測試工況下,三軸力傳感器實時采集模型受力數據,單次測試時間不少于30分鐘,并在在同一工況下循環測試直至獲得穩定的試驗數據;
4)傳感器配置上下轉接雙法蘭,與無人潛水器模型安裝連接,整體浸入深水中;
5)配套的多通道放大器與三軸力數據采集系統被密封在水密艙內特殊訂制的采集箱中,信號電纜接頭硫化處理做成水密接插件。
防水型三軸力傳感器的驗證
打壓測試
針對客戶的IP68+高等級防水要求,我司將自主研發的2套防水FC3R138T三軸力傳感器在壓力倉進行模擬耐壓測試。2023年8月設備在武漢浩瀚機電設備有限公司進行交付前的打壓測試,過程及結果如下:
1)打壓過程中,兩臺三分力傳感器在壓力罐中的平均時間都超過1個小時,其中保壓0.8MPa狀態的時間都超過30分鐘,傳感器零點電壓值輸出穩定,水密性能良好;
2)壓力罐加壓之前與泄壓之后,傳感器三個方向采集到的零點電壓值基本沒有變化,零點輸出穩定;
3)打壓過程中,兩臺傳感器水平方向的力值Fx、Fy,隨著壓力罐中壓力的增加,零點輸出值基本沒有變化;垂直方向的零點值Fz,會隨著壓力罐中壓力的增加而增大,壓力值穩定在0.8MPa之后,Fz的零點值也會穩定在一個固定值附近,這是由于壓力環境對傳感器本身的影響造成的,實際使用過程中,可以把穩壓狀態下垂直方向的零點輸出作為實際零點值處理。
4)結果通過客戶的驗收。
項目交付
目前,2套防水型三軸力傳感器已經交付給終端客戶,在湖北恩施巴東縣水布埡鎮某水上試驗中心正常使用,為客戶的科學試驗提供數據支撐。