极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置的制作方法

本实用新型涉及极地极寒环境材料低温环境性能测试领域，特别涉及一种极地航行船舶船体低温环境性能测试装置。

背景技术：

随着全球温室效应的加剧，极地区域覆盖的海冰面积正在快速减少，极地区域的环境越加有利于航运业和能源开发的展开。开发具有良好作业性能的极地区域航行作业船舶变的越来越迫切，极地区域航行的船舶船体及船用材料在航行及破冰过程中会受到极地低温气候的影响、极地冰层的摩擦和碰撞，选用不同的材料和设计不同的极地航行船舶船体型线，对于极地航行船舶和极地作业设备的服役性能影响很大。

因此，在开展详细设计前及制造前，对于应用于极地环境的材料开展低温性能测试，对于极地航行船舶船材料开展低温海冰摩擦磨损性能测试，对船体型线开展破冰性能测试变得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种极地航行船舶船体低温环境性能测试装置，该装置可以在实验室环境中构建极地低温环境，制作不同性能的极地海冰，在同一台设备上利用不同模块开展极地航行船舶材料低温环境下与冰面的摩擦磨损性能研究、材料的低温加载服役性能研究，极地航行船舶模型破冰性能研究。为极地作业设备材料的性能测试提供极地环境服役性能测试平台，对于极地航行船舶的开发、极地环境应用材料的开发具有重要的意义。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种极地航行船舶船体低温环境性能测试装置，该装置包含：

极地低温环境箱，开展极地环境下的船体摩擦碰撞性能测试，实现极地低温环境的保温及温度控制；

低温碰撞测试模块，设置在所述极地低温环境箱中，工作环境温度受所述极地低温环境箱控制；所述低温碰撞测试模块测试低温环境下不同船体型线在不同航速下的航行性能、船体与冰层之间的摩擦阻力，以及测试极地环境下船体与冰山、冰川在不同速度、不同温度下的碰撞冲击载荷；

低温摩擦加载模块，施加设定载荷在待测工件上，控制待测工件按照设定速度在冰面上往复移动，测试低温环境下材料与冰面的摩擦磨损性能；

低温制冰模块，按照不同的海水成分配比配制实验海水以及按照设定的程序和冷却速度制取不同海域、不同厚度、不同硬度的海冰；

低温制冷系统，与所述极地低温环境箱和所述低温制冰模块连接，采用冷风循环和冷媒流动实现极地低温环境；

控制极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试的控制系统，其与所述低温碰撞测试模块、所述低温制冰模块和所述极地低温环境箱连接；所述控制系统提供界面选择不同的测量程序和模式，对极地低温环境中的温度、载荷、移动速度、摩擦力等参数进行监测并按照设定参数进行控制，记录设备的运行参数并产生相应的测试结果。

优选地，所述的极地低温环境箱为密闭空间，所述低温环境箱的箱体为具有保温隔热功能的发泡聚氨酯板拼接结构体，该箱体上开设具有保温作用的对开门，箱体的上部开设上部维修吊装盖板，箱体的四周开有若干个具有防结霜作用的观察窗；

所述极地低温环境箱的箱体内设置有照明装置和摄像装置，该摄像装置与所述控制系统连接，该控制系统实时存储该摄像装置所摄制的图像。

优选地，所述低温环境箱的温度在80℃至-80℃之间，和/或降温速度在1℃/min至5℃/min之间。

优选地，所述发泡聚氨酯板的厚度设置为100mm~200mm。

优选地，所述低温碰撞测试模块包含：

拖拽支架，与支架横担相配合以固定所述低温碰撞测试模块；

支撑座，其外部装有隔热层，内部安装有加热器；所述加热器与所述控制系统连接；

缠绕筒，设置在所述支撑座上；

拖拽步进电机，与所述控制系统连接；所述拖拽步进电机通过拖拽变速箱、接触板与所述缠绕筒连接；

拖拽绳，绕过导向滚轮与测试船体连接；所述拖拽步进电机带动所述拖拽绳转动，所述缠绕筒将所述拖拽绳缠绕至所述缠绕筒表面；

丝杆，设置在所述支撑座上；所述丝杆通过拖拽变速箱、接触板与所述拖拽步进电机连接；所述丝杆上设置有滑块；

导杆，设置在所述支撑座上；所述滑块在所述导杆上往复移动；

设置在所述支撑座上的两个限位开关，与所述控制系统连接；两个限位开关限制所述滑块上的限位板；

拖拽传感器，与绕过导向滚轮的所述拖拽绳连接；所述拖拽传感器与所述控制系统连接。

优选地，所述低温摩擦加载模块包含：

导轨座，与两个固定横板相配合，以连接所述低温摩擦加载模块；所述导轨座下方设置有若干个导轨支撑脚，上方设置有齿条；

传动齿轮，与所述齿条相配合；

往复摩擦加载单元，通过所述传动齿轮的转动以按照设定速度移动；所述往复摩擦加载单元侧面设置有测距定位板；

红外测距仪，与所述测距定位板相配合对所述往复摩擦加载单元进行定位；

用于保护低温摩擦加载模块免受损坏的防撞缓冲垫，设置在沿着往复摩擦加载单元移动所在方向的两侧。

优选地，所述往复摩擦加载单元包含：

测试件固定法兰，用于安装待测工件；

加载步进电机，控制测试工件加载力；

加载安装底板，其上固定有加载丝杆、加载导向杆、往复移动步进电机、往复移动变速箱、往复移动位移传感器；其中，所述加载步进电机通过加载同步带轮带动加载同步带、加载丝杆转动；所述往复移动位移传感器监测所述往复摩擦加载单元的位置；所述传动齿轮通过往复移动齿轮轴、往复移动变速箱与所述往复移动步进电机连接，带动所述往复摩擦加载单元进行往复移动；

加载横梁，与所述加载丝杆连接，所述加载丝杆的转动会带动所述加载横梁沿着所述加载导向杆上下移动；

加载固定板，与所述加载丝杆连接；

加载位移传感器，与所述加载横梁连接；

加载压力传感器，与所述加载横梁连接；

加载箱保温层，包覆在所述往复摩擦加载单元外部，隔离往复摩擦加载单元的箱体与所述极地低温环境箱的低温；所述加载箱内安装有加热装置，保证箱体内电气元件在低温环境中正常工作。

优选地，所述拖拽步进电机的转速不超过3000转/分钟，功率为0.5 ~ 15KW；所述拖拽变速箱的变速比为1：5 ~ 1：80。

优选地，所述低温制冷模块包含：

用于存储海水并作为制冰开展空间的低温水槽，设置在所述极地低温环境箱内；所述低温水槽内部安装有冷媒交换器和曝气装置；其中，所述曝气装置对低温水槽内的海水进行曝气，对海水进行搅拌混合，对低温水槽内海水的温度控制；

低温制冷压缩模块机组，通过若干个阀门与所述冷媒交换器连接，利用冷媒交换器中的制冷剂流动，对低温水槽中的海水降温，通过控制该制冷剂的温度，控制海水的降温速度；所述低温制冷压缩机组通过若干个与液氮接入口连接，对极地低温环境箱内温度的降温和控制；

设置在极地低温环境箱内的喷雾装置，设置在低温水槽上部，在低温环境下在低温水槽内均匀喷雾，通过极地低温环境箱内的低温在低温水槽中均匀制冰；

海水混合装置，与所述低温水槽连接；所述海水混合装置通过阀门与排水口连接；

循环水泵，与所述海水混合装置连接；

过滤装置，分别与所述循环水泵、天然海水口/淡水口连接；

加药装置，通过阀门与所述海水混合装置连接；

冷风循环系统，设置在所述极地低温环境箱内，对极地低温环境箱内气氛进行循环和控制；所述冷风循环系统与所述低温制冷压缩模块机组连接；

冷风气氛交换器，设置在所述极地低温环境箱内；所述冷风气氛交换器与所述低温制冷压缩模块机组连接。

优选地，所述低温水槽为敞口水槽，水槽侧壁的斜度为5°~15°；所述低温水槽长度设置为1m ~ 100m，宽度设置为0.5m ~ 50m，深度设置为0.5m ~ 5m。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型通过实验平台可以在实验室模拟极地环境，制作不同类型的冰层，通过控制等比例缩小船模的移动速度，测量船模在航行过程中受到的冰载荷以及船模与冰山装机过程的撞击力，最大程度地模拟极地破冰船舶的航行环境；本实用新型为极地航行船舶的船体型线设计以及极地作业设备的耐低温材料性能测试选型提供专业的试验平台；可以方便地在实验室构建低温环境，测试极地航行船舶的低温航行性能，对于极地航行船舶的开发具有重要的意义。

附图说明

图1本实用新型的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置总体示意图；

图2本实用新型的低温碰撞测试模块的结构示意图；

图3本实用新型的低温摩擦加载模块示意图；

图4本实用新型的往复摩擦加载单元示意图；

图5本实用新型的低温制冷模块示意图；

图6本实用新型的控制系统功能模块示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置，为了使本实用新型更加明显易懂，以下，将根据优选实施方式，并参考附图，对本实用新型进行更加详细的描述。附图中，相同附图标记标识相同或者类似的元件。附图为本实用新型各种实施方式的示意图。附图中所示的元件不一定按真实比例示出。相反，附图中所示各种元件以其功能及目的对于本领域技术人员而言清楚明晰的方式进行了再造重现。下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述。

如图1和图6结合所示，本实用新型的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置，包括：低温碰撞测试模块1、低温摩擦加载模块2、低温制冰模块3、低温制冷系统4、极地低温环境箱5和控制系统6。

低温碰撞测试模块1用来测试低温环境下不同船体型线在不同航速下的航行性能、船体与冰层之间的摩擦阻力；测试极地环境下船体与冰山、冰川在不同速度、不同温度下的碰撞冲击载荷。

低温摩擦加载模块2用于施加设定的载荷在待测工件上，控制待测工件按照设定的速度在冰面上往复移动，测试低温环境下材料与冰面的摩擦磨损性能。

低温制冰模块3用于按照不同的海水成分配比配制实验海水，按照设定的程序和冷却速度制取不同海域、不同厚度、不同硬度的海冰。

低温制冷系统4与极地低温环境箱5及低温制冰模块3连接，采用冷风循环和冷媒流动实现极地低温环境。

极地低温环境箱5用于开展极地环境下的船体摩擦碰撞性能测试，实现极地低温环境的保温及温度控制。低温碰撞测试模块1安装于极地低温环境箱5中，其工作环境温度受极地低温环境箱5控制。

极地低温环境箱5为密闭空间，是开展极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试的主要场所；低温环境箱5的箱体为具有保温隔热功能的发泡聚氨酯板拼接结构体；箱体上开设具有保温作用的对开门，箱体的上部开设上部维修吊装盖板，箱体四周开有若干个具有防结霜作用的观察窗。发泡聚氨酯板的厚度包含但不局限于100mm~200mm。

控制系统6是一种极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试控制系统，与低温碰撞测试模块1、低温制冰模块3和极地低温环境箱5连接。如图6所示，控制系统6可以用来控制极地航行船舶材料低温环境控制系统、极地航行船舶低温碰撞测试模块、极地航行船舶低温摩擦加载模块、系统参数设置模块、数据记录与输出系统。控制系统6用于提供界面选择不同的测量程序和模式，对极地低温环境中的温度、载荷、移动速度、摩擦力等参数进行监测并按照设定参数进行控制，记录设备的运行参数并产生相应的测试结果。

极地低温环境箱5的箱体内设置有照明装置和摄像装置；摄像装置与所述控制系统6连接，该控制系统6实时存储该摄像装置所摄制的图像。

本实用新型可以在-80℃～80℃范围内测试材料与海冰、海水之间的碰撞、摩擦、破冰、航行性能。具体地，低温制冷模块3在控制系统6的控制下可以将极地低温环境箱5的温度在80℃至-80℃之间以及降温速度在1℃/min到5℃/min变化。

其中，极地航行船舶材料包含用于极地航行船舶的船体及设备材料、按照极地航行船舶设计船体的等比例缩放船体模型、按照极地航行船舶船体设计曲面制作的部分船体结构以及拟用于极地作业设备上的材料。本实用新型可以在同一平台中开展极地航行船舶材料与极地海冰之间在不同参数下的碰撞、摩擦、破冰性能测试。

如图2所示，低温碰撞测试模块1包含：拖拽支架105、支架横担110、拖拽步进电机115、拖拽变速箱120、接触板125、支撑座130、拖拽绳135、缠绕筒140、导杆155、丝杆165、第一限位开关175、第二限位开关180、导向滚轮185、拖拽传感器190和测试船体195。

其中，拖拽支架105和支架横担110用于固定低温碰撞测试模块1。

拖拽步进电机115用于带动拖拽绳135转动，拖拽步进电机115通过拖拽变速箱120、接触板125与缠绕筒140和丝杆165连接。拖拽步进电机115的转速不超过3000转/分钟，功率包含但不局限于0.5 ~ 15KW，拖拽变速箱120的变速比包含但不局限于1：5 ~ 1：80。

缠绕筒140安装于支撑座130上，可以将拖拽绳135有序地缠绕至缠绕筒140表面。拖拽绳135绕过导向滚轮185与拖拽传感器190、测试船体195连接。

丝杆165上安装有滑块150，滑块150可以同时在导杆155上往复移动，滑块150上安装有限位板170，限位板170的位置受第一限位开关175和第二限位开关180的限制。丝杆165、导杆155、第一限位开关175和第二限位开关180都安装于支撑座130上。

支撑座130外部装有隔热层145，内部安装有加热器160。

拖拽步进电机115、加热器160、第一限位开关175、第二限位开关180、拖拽传感器190与控制系统6连接并受其控制。

如图3所示，低温摩擦加载模块2包含：红外测距仪202、往复摩擦加载单元208、传动齿轮206，以及第一固定横板201、第二固定横板210、导轨座203和防撞缓冲垫209。

其中，第一固定横板201、第二固定横板210和导轨座203用于连接低温摩擦加载模块2。导轨座203的下面安装有若干导轨支撑脚205，上面安装有齿条204。该齿条204与传动齿轮206配合，可以通过该传动齿轮206的转动带动往复摩擦加载单元208按照设定的速度移动（即也称移动加载单元）。为了测定该移动加载单元的位移，在移动加载单元的侧面安装有测距定位板207，可以与红外测距仪202组合实现对移动加载单元的定位。防撞缓冲垫209设置在沿着往复摩擦加载单元208移动所在方向的两侧，保护低温摩擦加载模块2免受损坏的作用。

如图4所示，往复摩擦加载单元208包含：加载导向杆220、加载位移传感器221、加载丝杆223、加载横梁224、同步带张紧轮225、加载同步带226、加载同步带轮227、加载固定板228、往复移动步进电机229、加载步进电机230、加载压力传感器231、往复移动位移传感器232、往复移动变速箱233、往复移动齿轮轴234和加载安装底板235。

其中，加载步进电机230用于控制测试工件加载力，加载步进电机230通过加载同步带轮227带动加载同步带226、加载丝杆223转动。同步带张紧轮225用于保证该加载同步带226张紧以正常工作。

示例地，加载步进电机230功率包含但不局限于0.5 ~ 10KW。

往复摩擦加载单元208上的测试件固定法兰236用于安装待测工件。

加载丝杆223分别与加载横梁224、加载固定板228连接，加载丝杆223转动会带动加载横梁224沿加载导向杆220上下移动。

加载横梁224分别与加载位移传感器221、加载压力传感器231连接，可以检测往复摩擦加载单元及测试件固定法兰236的上下移动位置及加载压力并反馈至控制系统6。

传动齿轮206通过往复移动齿轮轴234、往复移动变速箱233与往复移动步进电机229连接，带动往复摩擦加载单元208进行往复移动，往复摩擦加载单元208的位置通过往复移动位移传感器232监测该往复摩擦加载单元208的所在位置，并传递至控制系统6。

加载丝杆223、加载导杆220、往复移动步进电机229、往复移动变速箱233、往复移动位移传感器232均固定于加载安装底板235上。

示例地，往复移动步进电机229包含但不局限于0.5 ~ 20KW。

往复摩擦加载单元208外部包覆有加载箱保温层222，能够隔离往复摩擦加载单元208的箱体与极地低温环境箱5的低温；加载箱内部同时安装有加热装置，可以保证箱体内电气元件在低温环境中能够正常工作。

如图5所示，本实用新型的极地航行船舶极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置的低温制冷模块3包含：低温水槽301、海水混合装置305、加药装置306、循环水泵307、过滤装置308、冷风循环系统309、冷风气氛交换器310和低温制冷压缩模块机组311。

低温水槽301用于存储海水并作为制冰主要开展空间，其内部安装有冷媒交换器302和曝气装置304。

曝气装置304可以实现对低温水槽301内的海水进行曝气，对海水进行搅拌混合，均匀地实现对低温水槽301内海水的温度控制。冷媒交换器302通过阀门328、阀门326和阀门325与低温制冷压缩模块机组311连接，通过冷媒交换器302中的制冷剂流动，实现对低温水槽301中的海水降温，通过控制该制冷剂的温度、可以控制海水的降温速度。

低温水槽301上部安装有喷雾装置303，可以配置适合不同低温摩擦磨损实验的海冰。该喷雾装置303可以在低温环境下在低温水槽内均匀喷雾，通过极地低温环境箱5内的低温在低温水槽301中均匀制冰。

其中，低温水槽301、冷媒交换器302、喷雾装置303、曝气装置304、冷风循环系统309和冷风气氛交换器310均安装于极地低温环境箱5内。

低温水槽301依次与海水混合装置305、循环水泵307、过滤装置308以及天然海水口313/淡水口314连接。

其中，海水混合装置305通过阀门321与排水口312连接，海水混合装置305还通过阀门330与加药装置306连接。过滤装置308通过阀门323与淡水口314连接，过滤装置308还通过阀门322与天然海水口313连接。

加药装置306可以实现乙二醇、海盐、消泡剂等试剂的添加，天然海水口313、淡水口314可以实现对低温水槽301中海水的添加与配制。

循环水泵307可以实现对低温水槽301中海水的添加、补充、循环、排放等要求。

过滤装置308可以用来对进入低温水槽301中的海水进行过滤，过滤装置308的过滤精度大于10μm。

低温水槽301与控制阀329的一端连接，控制阀329的另一端与循环水泵307和过滤装置308连接，该控制阀329可以与循环水泵307、控制阀321实现对低温水槽301内的海水的排空。

冷风循环系统309由若干循环风机组成，可以在极地低温环境箱内5正常工作，实现对极地低温环境箱5内气氛的循环和控制。

本实用新型的海水配置系统各模块之间设有阀门（321、322、323、329、330、331）来控制流体的流动与停止。

示例地，低温水槽301四周安装支撑脚，该支撑脚与低温环境箱5的底板通过螺栓连接。低温水槽为301敞口水槽，水槽侧壁有斜度，斜度为5°~15°。低温水槽301长度包含但不局限于1m ~ 100m，宽度包含但不局限于0.5m ~ 50m，深度包含但不局限于 0.5m ~ 5m，所制取的海冰厚度包含但不局限于0 ~ 2.5m。

冷风循环系统309、冷风气氛交换器310均与低温制冷压缩机组311连接，低温制冷压缩机组311还通过阀门325、阀门324与液氮接入口315连接，可以实现对极地低温环境箱5内温度的降温和控制。液氮接入口315可以与外接液氮接入口连接，实现对低温水槽301和极地低温环境箱5内温度的降温和控制。

另，曝气装置304、喷雾装置303、海水混合装置305，加药装置306，循环水泵307，过滤装置308，冷风循环系统309，冷风气氛交换器310，低温制冷压缩机组311与极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试控制系统6连接，可以实现对各模块的测量和控制。

本实用新型还提供了一种极地航行船舶船体低温环境性能测试装置的工作模式，具体如下：

（一）当低温制冷系统4开始降温时，具体操作如下：

S1.、首先启动测试装置的电源，控制系统6及低温制冷模块3、极地低温环境箱5启动。

S2、在控制系统6的控制软件界面中选择极地环境低温制冷模块控制程序，设定低温制冷的温度和速度。

S3、打开低温制冷压缩模块机组311并开始预热。若需液氮进行辅助降温，则将液氮接入口315与外接液氮冷却源连接，打开控制阀门324进行快速降温。

S4、在控制系统6中设定海水和淡水的进水速度和盐度要求，将天然海水口314和淡水接入口313打开，打开阀门323和322，经混合的水经过过滤装置308、循环水泵307后进入海水混合装置305，在加药装置306中设定拟加入海水中的药剂及设定剂量，将药剂混入海水混合装置305，将配置好的海水注入低温水槽301，利用低温水槽301内的冷媒交换器302将海水进行降温。

S5、根据海冰制作需求，打开曝气装置304，对海水进行搅拌混合，同时为了快速形成冰核，打开喷雾装置303进行喷雾动作。

S6、为了对低温环境箱5内的温度进行快速降温，可以打开阀门327，利用冷风气氛交换器310和冷风循环系统309对极地低温环境箱5内的空气进行快速降温。

S7、当低温水槽301内的海水或海冰的厚度和性能达到测试要求后，可以停止喷雾装置303和曝气装置304，准备后续的测试工作。

（二）当开始低温碰撞测试试验时，具体操作如下：

T1、在控制系统6的控制软件界面中选择极地航行船舶材料低温碰撞测试模块控制程序，确保低温水槽301中的海水或者海冰达到测试要求。

T2、将待测工件或者测试船体195安装至拖拽传感器190上，为了保证拖拽碰撞测试模块1的正常工作，在超低温环境测试时需要打开加热器160，以确保隔热层145内各电气元件的正常工作。

T3、反转拖拽步进电机115，带动拖拽变速箱120和缠绕筒140反转，将拖拽绳135沿导向滚轮185移动至设定位置。

T4、在控制系统6中设定拖拽步进电机115的加速度和转动圈数，启动拖拽步进电机115带动拖拽绳135、拖拽传感器190和测试船体195移动，当测试船体195达到设定的加速度后，拖拽传感器190与拖拽船体195自动分离，测试船体195在惯性作用下与冰层、冰川或者设置的障碍物产生摩擦碰撞。

T5、对经过摩擦碰撞试验后的测试船体195或者测试材料进行分析测试。

（三）当进行低温摩擦加载试验时，具体操作如下：

P1、在控制系统6的控制软件界面中选择极地航行船舶材料低温摩擦加载模块控制程序，确保低温水槽301中的海水或者海冰达到测试要求。

P2、将待测工件安装至往复摩擦加载单元208上的测试件固定法兰236上，为了保证低温碰撞测试模块1的正常工作，在超低温环境测试时需要打开加热器，以确保隔热层222内各电气元件的正常工作。

P3、在控制系统6中设定往复摩擦加载单元208往复移动的行程、移动速度和往复摩擦加载单元208的轴向加载力。

P4、往复摩擦加载单元208中的加载步进电机230启动，带动加载丝杆223、加载同步带226、加载同步带轮227、加载横梁224移动。

P5、加载压力传感器231将测得加载压力反馈至控制系统6，直至加载力达到设定要求。

P6、控制系统6监测往复移动位移传感器232的测量数值，获取往复摩擦加载单元208的位置，根据测试程序要求的速度和位移控制往复移动步进电机229的转速和正反转，往复移动步进电机229带动往复移动变速箱233、往复移动齿轮轴234、传动齿轮206沿着齿条204进行往复移动，进而带动待测工件在加载压力的作用下在海冰表面进行往复摩擦。

P7、控制系统6对待测工件与海冰往复摩擦的时间、载荷、速度进行监控，当测试的参数达到设定要求后，停止移动，并将所有测试参数进行记录存储。

综上所述，本实用新型提供的极地航行船舶材料低温环境摩擦碰撞性能测试装置，能够有效地模拟极地航行船舶材料在极地环境中在不同温度、海冰性能、载荷作用下的服役环境特点，开展极地航行船舶材料、船舶型线在不同的载荷、移动速度、低温环境下的摩擦磨损、碰撞变形、破冰性能、腐蚀磨损等性能的研究工作。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。