浮力材料及其应用概述

随着全球化的扩展与全球海洋问题的频发,我国加速实施海洋强国战略,对深海的探索和开发明显加快。浮力材料是高性能水下装备的关键材料之一,可以为装备提供足够的浮力,实现更高的载荷和悬浮定位、航行,其性能直接关系到水下装备的可靠性和安全性。本文综述了浮力材料的研究背景和研究现状,概述了浮力材料制备方法,简述了国内浮力材料的企业分布情况,介绍了代表性企业在浮力材料方向的成果及未来发展方向。     

高浮力游泳衣填充材料的设计与计算

研究浮力材料的体积与其浮力的关系,优选出最佳的填充材料,计算合适的填充体积是实现高浮力泳衣开发的关键.文中运用自制的、采用电阻应变片式称重传感器和计算机联合的、高精度浮力测试装置,测试了4种高浮力填充材料(泡沫塑料)的浮力,优选出高浮力游泳衣的最佳填充材料,建立了浮力材料的体积与其浮力的线性方程.根据不同体重人体浮于水面所需要的最小浮力,计算出高浮力泳衣所需填充材料的最小体积,为开发高浮力泳衣提供数据支持.     

空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高强浮力材料

以环氧树脂为基体材料,填充大量空心玻璃微珠制备密度低、强度高的固体浮力材料.通过研究不同的固化体系,筛选出最佳固化剂间苯二胺(MPD)、4,4'-二氨基二苯砜(DDS).对空心玻璃微珠进行表面改性处理,提高和聚合物的相容性,从而增加掺加量.通过系统优化试验,获得了密度0.61～0.75g·cm-3,压缩强度40～68.96MPa,且吸水率很低的深海安全浮力材料.     

水动浮力

在自然界,存在水静浮力和水动浮力.一个在水下或水面静态的物体承受水静浮力,阿基米德发现水静浮力的定量值等于该物体的排水量.一个在水下或水面对水平面保持某一攻角运动的物体会激起水动浮力.从物理定性看,水动浮力与运动物体的速度、尺度、吃水深度、攻角的角度、水的密度以及体现重力场对流场作用的重力加速度等物理因素密切相关.如果用数学解析式表述水动浮力的定量值,那么它是这些物理因素的函数.人们希望知道水动浮力,为此,提出研究这个问题.本文利用一种新的积分变换求解水动浮力问题,得到水动浮力定量值的解析表达式,该式概括了运动物体相关物理因素对水动浮力的贡献和它们之间的相互制约关系,与物理定性相符合.用本文的结果设计建造的实船,在实航验证时显示:理论计算得到的结果与试验实测得到的数据相符合.这表明,本文的研究结果是符合实际的,具有普遍意义.该方法可解决很多水动力工程的设计和生产问题.本文在最后,对比我们的研究结果,对前人的水动升力近似估算式做了讨论.     

浮力势能

从力和能量的角度研究浮力场 ,介绍了浮力势能及其公式表示、图象表示、浮力线表示和等势面表示 ,并用浮力势能解释了有关能量转换和守恒问题 .     

浮力初探

运用从特殊到一般的讨论方法，对浸在液体里的物体受到的浮力作了初步分析，有助于对浮力概念的理解。     

浮力分析

本文运用从特殊到一般的讨论方法，总结出浸在液体里的物体受到浮力等于物体各表面所受压力的矢量和，从而加深对浮力概念的理解。     

谈浮力

在现代的科技发展大潮中,物理学作为一个自然学科在生活中有广泛的应用,浮力作为物理学的一个重要元素,在现代的日常生活、军事等方面有着不容忽视的作用.本文主要论述了在物理学中浮力是怎样定义的,及其原理在潜水艇、热气球、轮船、飞艇方面的应用.     

木棉/三维卷曲中空涤纶复合浮力材料的探讨

探讨以木棉／三维卷曲中空涤纶混配复合材料作为救生衣浮力材料．通过定应力循环压缩实验、包覆材料破损条件下的浮力实验，分析复合浮力材料结构参数如材料细度、混梳比例等对其浮力的影响，得到纤维细度是影响浮力材料性能的重要因素．为研发新型浮力材料提供依据。     

AFG-90基固体浮力材料的固化动力学与性能研究

为了确定N,N-二缩水甘油对氨基苯酚缩水甘油醚环氧树脂（AFG-90）/四氢邻苯二甲酸酐（THPA）的固化工艺,采用非等温DSC法研究了固化反应动力学,制备了添加空心玻璃微珠（HGM）的固体浮力材料.结果表明, m_AFG-90:m_THPA=1:1为最佳配比;Kissinger法计算的表观活化能E为67.72 kJ·mol-1,指前因子lgA为8.20 s-1;最概然机理函数为Avrami-Erofeev方程;固化工艺为100℃,1.0 h,125℃,2.5 h;添加HGM的固体浮力材料的密度为0.90 g·cm-3,压缩强度为113 MPa.      

深海石油钻采隔水管浮力材料的制备及其强度分析

隔水管系统是海洋石油钻采的重要技术装备,而浮力块是深水条件下钻井隔水管系统的必备部件。笔者使用碳纤维增强聚合物中空球,与环氧树脂、空心玻璃微珠以适当比例混合,采用真空浇注工艺制备3组分隔水管浮力材料,并采用有限元软件ANSYS对浮力块在不同的工况下进行强度分析。研究结果表明,浮力材料密度为500kg/m~3,压缩强度为60 MPa;浮力块最大变形发生在其自由端,其值为4.08mm;最大应力发生在与隔水管相邻的结构上,其值为50.02MPa。最大变形值和应力值均很小,所制备的隔水管浮力块强度满足3 000m水深以内钻采作业要求。     

浮力是否保守力

本文就浮力是否是保守力的问题进行了讨论。     

浅海浮力平流效应

浮力平流直接影响着海洋内部的湍流混合过程，制约着海洋热盐结构的形成和变化。这一过程在浅海，尤其在象渤黄海那样具有较强浮力平流的中国大陆沿岸带海区，是十分重要的。本文主要讨论浅海浮力平流对温跃层和海洋锋的影响，从理论上导出的浮力平流效应作用下潮混合锋的公式，并以南黄海为例进行了计算，计算结果是令人满意的。     

中学物理教学中的浮力

本文将浮力与电场力作了联系,并且对浮力作了稍许讨论。     

阿基米德原理和浮力

物体受到的浮力,和物体浸在水中部分的体积相同的水的重量相等。 从本期起,新创立的“实验室”栏目将用绘图来解读科学的基本原理或法则。首先让我们来了解一下古希腊数学家阿基米德发现的“浮力”原理,也就是“阿基米德原理”。     

从浮力产生的实质谈理想气体内物体受到的浮力

本文通过一实例,指出在计算浮力时,必须首先根据浮力产生的实质作出判断。     

浮力调节装置的设计

实现潜器在海洋中进行垂直剖面海洋参数测量的驱动方式有浮力驱动、螺旋桨驱动、喷水推进等,文章介绍了一种应用于深海垂直剖面测量的动力驱动系统——浮力调节装置,分别从装置组成、工作原理、液压系统和关重件设计四方面展开论述。