一種測定冰與物面粘結力的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量領域，具體為一種測定冰與物面粘結力的裝置。本發明能夠測定不同環境參數下形成的不同形式冰與不同材料表面間粘結程度，以及加熱形成液膜后對粘結程度影響，具有較好的應用前景。
【背景技術】
[0002]飛機在低于冰點的溫度下飛行時，若遇到含有過冷水滴的云層，云層中的水滴撞擊在飛機表面上，就會導致結冰。飛機表面結冰后，會改變飛機的擾流流場，導致飛機載荷分布發生變化，從而破壞空氣動力學性能，影響飛機的操縱性和穩定性，危害飛機飛行安全，輕者會使安全飛行的范圍減小，甚者會導致機毀人亡的嚴重事故。
[0003]為了避免結冰事故的發生，保證飛行安全，通常會在飛機上安裝除冰系統。現階段，飛機采用的除冰方法通常包括機械法和熱力法；機械法傳遞的能量是振動，熱力法傳遞的能量是熱量，兩者共同點均是破壞冰層和蒙皮間的粘附強度。當除冰機構開啟后，粘附力破壞達到一定程度時，冰層由于氣動力及內外部應力聯合作用下脫落。因此，獲得不同環境參數下形成的不同形式冰與不同材料粘結程度是設計機械法除冰系統的前提，同時，獲得加熱形成液膜后對粘結程度影響是設計加熱法除冰系統的前提。
[0004]中國專利申請CN201010563360.4(申請人:哈爾濱工業大學)公開了一種測量冰與瀝青路面粘結力試驗設備及方法，中國專利申請CN201410421663.0(申請人:哈爾濱工業大學)公開了一種多角度測量冰與瀝青路面粘結力的試驗設備及方法；然而，申請人發現，上述兩件專利中冰的生成方式為水自然冷凍，而這與飛機撞擊云層形成的冰相差較大。因此，采用現有的測定裝置無法對飛機撞擊云層形成的冰進行測定，且現階段還沒有用于冰風洞中模擬機翼撞擊形成冰的粘結力測試結構/或裝置。
【發明內容】
[0005]本發明的發明目的在于:針對目前現有用于測量冰與瀝青路面粘結力的試驗設備中，冰的生成方式為水自然冷凍，無法滿足冰風洞中模擬機翼撞擊形成冰的粘結力測試需求的問題，提供一種測定冰與物面粘結力的裝置。本發明結合除冰結構設備研發過程中的實際需求，提供一種測定冰與物面粘結力的裝置。采用本發明，能夠在不同環境參數下形成不同形式的冰，并測量該種冰與不同材料粘結程度，同時，還能測量加熱形成液膜后粘結程度的變化，并對傳熱量進行量化，從而為機械法、熱力法除冰系統提供技術支持。本發明設計合理，使用方便，能夠有效滿足冰風洞中模擬機翼撞擊形成冰的粘結力測試需求，具有顯著的進步意義。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種測定冰與物面粘結力的裝置，包括上環、與上環相配合的下環、與上環相連的上固定板、與下環相連的下固定板、水霧收集器、固定座，所述上環與下環相連構成圓形支撐環； 所述水霧收集器呈圓臺型，以水霧收集器的大口端為上開口端，以水霧收集器的小口端為下開口端，所述水霧收集器的兩開口端分別設置有凸沿，所述上固定板與上開口端的凸沿活動連接；
所述固定座的一端能用于放置實驗材料且能與下開口端緊密貼合，所述固定座的另一端與下固定板相連，所述下固定板與下環活動相連。
[0007]所述上固定板、水霧收集器的軸心相重合。
[0008]所述上環、下環分別呈半圓弧形。
[0009]所述固定座內設置有空腔。
[0010]所述空腔內設置有能對實驗材料加熱的導熱件。
[0011]所述空腔內設置有能對實驗材料加熱的導熱件、用于對導熱件進行加熱的加熱件，所述加熱件位于導熱件與下固定板之間。
[0012]所述導熱件與固定座內壁之間設置有保溫層。
[0013]所述導熱件采用鋁塊制備而成。
[0014]所述固定座由兩塊固定件連接而成，所述固定件內形成LI型腔。
[0015]所述上環、下環分別通過雙頭螺栓與萬能試驗機相連。
[0016]所述上環與上固定板之間通過雙頭螺栓相連，所述下環與下固定板之間通過雙頭螺栓相連。
[0017]所述上環、下環上分別設置有凸臺，所述上環的凸臺與下環的凸臺分別位于圓形支撐環的同一直徑的兩端，所述上環的凸臺與上固定板之間通過雙頭螺栓相連，所述下環的凸臺與下固定板之間通過雙頭螺栓相連。
[0018]所述圓形支撐環上沿其圓心對稱設置有若干個螺紋通孔，所述螺紋通孔的軸心所在直線穿過圓形支撐環的圓心。
[0019]相鄰螺紋通孔的軸線夾角為10°或15°或20°或30°或45°或60°或90°。
[0020]針對前述問題，本發明提供一種測定冰與物面粘結力的裝置，即一種測定冰與待測物料表面粘結力的裝置。該裝置包括上環、下環、與上環相連的上固定板、與下環相連的下固定板、水霧收集器、固定座，上環與下環相互配合連接構成圓形支撐環。
[0021]其中，水霧收集器呈圓臺型，以水霧收集器的大口端為上開口端，以水霧收集器的小口端為下開口端，水霧收集器的兩開口端分別設置有凸沿，上固定板與上開口端的凸沿活動連接。固定座的一端能用于放置實驗材料且能與下開口端緊密貼合，固定座的另一端與下固定板相連，下固定板與下環活動相連。如前所述，現有裝置均采用水自然冷凍，而本發明提供一種新的圓臺型水霧收集器。本發明中，圓臺型水霧收集器與固定座共同構成了結冰生成件，圖2中給出了其進行結冰生成的狀態示意圖。在裝置使用前，將實驗材料置于固定座的一端，且與水霧收集器的下開口端緊密貼合，固定座的另一端則與下固定板相連。水霧通過水霧收集器的大口端(即上開口端)進入，并在下開口端與實驗材料接觸，并在實驗材料上結冰，從而有效模擬機翼撞擊結冰，從而滿足冰風洞中機翼撞擊成冰的需求。基于該結構，本發明能夠實現在不同環境參數下形成不同形式的冰與不同材料粘結程度，從而為除冰法提供相應的支持。
[0022]當水霧收集器內結冰形成后，將水霧收集器的上開口端凸沿與上固定板相連，再將上固定板與上環相連，下固定板與下環相連。再將上環、下環與萬能試驗機相連，通過萬能試驗機進行粘結力的測量。
[0023]進一步，上固定板、水霧收集器的軸心相重合，上環、下環分別呈半圓弧形，上環與下環之間、上環與上固定板之間、下環與下固定板之間通過雙頭螺栓相連。采用雙頭螺栓連接，有利于部件的拆卸和安裝，具有快速、高效的特點。進一步，上環、下環上分別設置有凸臺，上環的凸臺與下環的凸臺分別位于圓形支撐環的同一直徑的兩端，上環的凸臺與上固定板之間通過雙頭螺栓相連，下環的凸臺與下固定板之間通過雙頭螺栓相連。通過在上環、下環上分別設置凸臺，凸臺對稱設置在環形支撐環上，采用該結構有利于確定上固定板、下固定板各自與上環、下環的連接位置，有效減少安裝錯誤導致的測定問題。
[0024]進一步，固定座內設置有空腔，空腔內設置有能對實驗材料加熱的導熱件；進一步，空腔內設置有能對實驗材料加熱的導熱件、用于對導熱件進行加熱的加熱件，加熱件位于導熱件與下固定板之間；進一步，導熱件與固定座內壁之間設置有保溫層，導熱件采用鋁塊制備而成。如前所述，獲得加熱形成液膜后對粘結程度影響也是設計加熱法除冰系統的前提，為此本發明采用前述空腔、導熱件結構，通過空腔簡化結構和整體體積，通過導熱件傳遞熱量，從而使冰塊與物料之間形成液膜，從而測定加熱形成液膜后對粘結程度影響。同時，該裝置還能對傳熱量進行量化，滿足熱力法測定的需要。
[0025]進一步，固定座由兩塊固定件連接而成，固定件內形成LJ型腔。采用該結構，能夠簡化固定座的制作，便于其維護，降低生產和維護成本。
[0026]圓形支撐環沿其圓心上對稱設置有若干個螺紋通孔，螺紋通孔的軸心所在直線穿過圓形支撐環的圓心。進一步，相鄰螺紋通孔的軸線夾角為10°或15°或20°或30°或45°或60°或90°。本發明中，圓形支撐環起支撐骨架作用。通過在圓形支撐環上設置螺紋通孔，能夠使圓形支撐環的上環、下環通過雙頭螺紋與萬能試驗機相連，從而實現不同方向粘結力的測量。圖8、9、10分別給出了法向、切向、任意角度的測量示意圖。作為優選，相鄰螺紋通孔的軸線夾角為15°。
[0027]綜上，本發明有效解決了現有方法/或裝置僅能采用水冷凍方式形成，無法滿足冰風洞中模擬機翼撞擊形成冰的粘結力測試需求的問題。采用本發明，能夠在不同環境參數下形成不同形式的冰，并測量該種冰與不同材料粘結程度，從而為機械法、熱力法除冰系統提供技術支持。同時，本發明還能測量加熱形成液膜后粘結程度的變化，并對傳熱量進行量化，且結構簡單、操作方便、效率高，能夠為加熱法除冰系統提供有利技術支持。本發明設計合理，使用方便，能夠有效滿足冰風洞中模擬機翼撞擊形成冰的粘結力測試需求，具有顯著的進步意義。
【附圖說明