浮力测试装置与高浮力游泳衣的试验研究

论文摘要

高浮力游泳衣是指游泳者穿上该泳衣后能自如地漂浮于水面。目前市场上新近流行的泳衣主要是锦／氨和涤／氨等针织织物，其浮力远远不能达到高浮力游泳衣的要求。为此，作者对高浮力游泳衣进行了试验性研究。首先开发了浮力测试装置，分别对泳衣面料和浮力材料（泡沫塑料）进行了浮力测试，并根据人体体重对所需泳衣填充材料的最小体积进行了概算和泳衣制作。由SUP1型称重传感器（属悬臂梁-电阻应变片式），XK315型称重显示仪表，计算机232接口及数据处理软件和试样挂架四部分组成试制了浮力测试装置，并对装置的准确性、灵敏性和稳定性进行了性能评定，其相对误差小于3％，灵敏度达到了0.1N，具有很高的稳定性。该装置能长时间实时采集浮力信号，自动检测记录泳衣面料和浮力材料的浮力变化过程，因此能满足对浮力材料性能测试进行研究的要求。分析了8种泳衣面料中的氨纶含量对拉伸弹性回复率和浮力的影响，综合各因素的影响，选择其中一种涤／氨试样作为高浮力泳衣的面料，在氨纶含量相同条件下，该涤／氨面料的浮力约是锦／氨的6倍。以自行研制的浮力测试装置为试验手段，对高浮力泳衣的浮力填充材料——泡沫塑料的浮力、浮力损失率和浮力材料体积与浮力关系进行研究，优选出了一种泡沫塑料即聚乙烯泡沫塑料（已处理过，不吸水），其密度为0.0185g／cm3，浮力为0.009N／cm3，并求出制作一定规格尺寸的高浮力游泳衣所需聚乙烯泡沫塑料的最小体积。例如要使一个体重为34kg的13岁女孩穿上该高浮力游泳衣能漂浮于水面，至少需要21.882N的浮力，需要填充的聚乙烯泡沫塑料的最小体积为2385cm3。根据泳衣尺寸和以上数据，设计与试制了一件高浮力游泳衣。经实测其达到高浮力要求时填充材料的最小体积为2081cm3，理论计算的最小体积足以满足高浮力要求，安全度提高了12.7％。联合运用电测技术和计算机数据处理技术，本文试制的能实时自动采集和处理数据的浮力测试装置为浮力材料的测试研究提供了可靠的技术手段，是本文的主要贡献；高浮力游泳衣的试验性研究为游泳衣设计与开发人员提供了理论参考和数据支持。具有较好的实用意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外浮力材料的研究现状
• 1.2.1 天然纤维
• 1.2.2 软质闭孔泡沫塑料
• 1.2.3 其它漂浮材料
• 1.3 本论文研究内容与意义
• 第2章 浮力测试装置的研制
• 2.1 浮力测量方法
• 2.2 浮力测试装置
• 2.2.1 浮力测试装置的设计要求
• 2.2.2 浮力测试装置的组成与工作流程
• 2.2.3 浮力测试装置各部件的技术指标
• 2.2.4 浮力测试装置的试验条件
• 2.3 称重显示仪表的力值标定
• 2.4 回归方程的相关系数
• 2.5 试验数据的采集与处理
• 2.6 测试装置的性能评定
• 2.6.1 装置准确度
• 2.6.2 装置稳定性
• 2.6.3 装置灵敏度
• 2.6.4 装置的应用实例
• 2.7 本章小结
• 第3章 氨纶含量对泳衣面料拉伸弹性回复率及浮力的影响
• 3.1 问题的提出
• 3.2 试样规格
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 泳衣面料中氨纶含量的测试
• 3.3.2 拉伸弹性回复率的试验方法
• 3.3.3 泳衣面料的浮力测试
• 3.4 试验结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 高浮力泳衣的填充材料—泡沫塑料的浮力测试与计算
• 4.1 填充材料的浮力测试
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验仪器
• 4.1.3 试验过程
• 4.2 泳衣面料填充材料的浮力变化
• 4.3 填充材料体积与浮力的关系
• 4.4 高浮力泳衣所需填料的体积计算
• 4.4.1 人体浮于水面浮力计算
• 4.4.2 填充材料的体积计算
• 4.5 本章小结
• 第5章 高浮力泳衣的结构设计与试制
• 5.1 泳装的结构设计尺度与基本型
• 5.2 填料的分布与安排
• 5.3 泳衣浮力测试与填料最小体积的计算
• 5.4 本章小结
• 第6章 结语与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 论文的主要贡献
• 6.3 论文的不足及今后工作展望
• 6.3.1 论文的不足
• 6.3.2 今后工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表或撰写的论文
• 致谢
• 详细摘要