[發明專利]一種基于擠壓加載方式的模型冰脊制備裝置及方法

有效

• 申請號: 202210060946.1
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114464069B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 薛彥卓;鐘凱;倪寶玉;尤嘉;袁廣宇;武奇剛;狄少丞;魯陽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于擠壓加載方式的模型冰脊制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：制備開始前，根據模型冰脊的設計體積，在冰水池中凍結平整冰；

步驟2：待平整冰厚度生長至滿足要求的厚度h，將需制備模型冰脊區域的平整冰切割移除，并將模型冰脊制備裝置放入該區域；

所述模型冰脊制備裝置包括支撐裝置與加載裝置；所述支撐裝置包括底座(1)、左側下部伸縮桿(2)、右側下部伸縮桿(3)、龍骨整形裝置(4)、左側方伸縮桿(5)、右側方伸縮桿(6)；所述龍骨整形裝置(4)包括兩塊龍骨整形板，兩塊龍骨整形板一端通過龍骨角度調節器(14)連接并安裝在底座(1)上，另一端分別通過左側下部伸縮桿(2)、右側下部伸縮桿(3)支撐；所述左側方伸縮桿(5)、右側方伸縮桿(6)分別布置于龍骨整形裝置(4)的左右兩側；所述加載裝置包括水平擋板(7)、脊帆整形裝置(8)；所述脊帆整形裝置(8)有兩組，分別通過伸縮加載桿(9)、加載角度控制器(12,13)與左側方伸縮桿(5)、右側方伸縮桿(6)連接；所述水平擋板(7)通過板間角度調節器(10,11)與脊帆整形裝置(8)連接；

步驟3：調整左側下部伸縮桿(2)、右側下部伸縮桿(3)以及龍骨角度調節器(14)，使龍骨整形裝置(4)的夾角與待制備的模型冰脊的龍骨角度α相等；調整支撐裝置吃水，使龍骨整形裝置(4)的上平面低于水面0.9h，之后再對左側方伸縮桿(5)、右側方伸縮桿(6)進行調整，使加載裝置處于適當高度；調整加載角度控制器(12,13)，使脊帆整形裝置(8)的夾角與模型冰脊的脊帆角度β相等，并通過板間角度調節器(10,11)使水平擋板(7)繼續保持水平狀態；

步驟4：待模型冰脊制備裝置布置完成后，將滿足模型冰脊體積要求的平整冰切割為碎冰塊，向模型冰脊制備裝置內堆滿碎冰塊至谷堆狀且保持水對碎冰塊間縫隙的浸潤；

步驟5：通過伸縮加載桿(9)帶動脊帆整形裝置(8)以及水平擋板(7)對裝置內碎冰塊進行加載，直至水平擋板(7)下表面與龍骨整形裝置(4)上平面垂直距離為h時加載停止；隨著加載的進行，模型冰脊內部孔隙率降低，模型冰脊密度、強度升高；

步驟6：將模型冰脊制備裝置及初步制備的模型冰脊靜止，待碎冰間浸潤的水完全凍結后，將伸縮加載桿(9)退回原來位置；

步驟7：多次重復步驟4至步驟6，進行模型冰脊的相關力學參數，密度，溫度梯度，彎曲強度，壓縮強度等的測試，滿足與設計要求的誤差≤15％，直至生成滿足需求的模型冰脊；

所述模型冰脊由龍帆、固結層和龍骨構成；所述龍帆的帆高寬度為d1，脊帆高度為h1；所述龍骨的寬度為d2，深度為h2，滿足d2≥d1，6h1≥h2≥2h1。

2.根據權利要求1所述的一種基于擠壓加載方式的模型冰脊制備方法，其特征在于：所述左側下部伸縮桿(2)、右側下部伸縮桿(3)在自身長度可變的同時為龍骨整形裝置(4)提供直接支撐；所述龍骨整形裝置(4)與模型冰脊的龍骨部分直接接觸并為其定型；所述左側方伸縮桿(5)、右側方伸縮桿(6)支撐加載裝置的重量同時還可以調節自身長度以調整加載方位；所述脊帆整形裝置(8)在加載過程中作為加載面直接與模型冰脊的脊帆接觸；所述伸縮加載桿(9)用于提供加載動力；所述加載角度控制器(12,13)用于調整加載方向的作用；所述板間角度調節器(10,11)用于在調整加載方向后使水平擋板(7)繼續保持水平狀態。