一种碎冰释放装置的制作方法

本发明涉及水池试验技术领域，具体涉及一种碎冰释放装置。

背景技术

冰水池是一种服务于冰区船舶与海洋工程结构物设计、建造的模型试验水池，开展冰和螺旋桨、冰和船舶以及冰和海洋结构物的试验研究需要冰水池试验实验室，现阶段中国仅天津大学有一座冰水池试验实验室，实验环境紧缺。现有的水池实验室无法开展螺旋桨、船模和海洋结构物在冰区的试验研究。在现阶段的情况下需要通过添加辅助装置利用现有水池实验室模拟冰区环境进行试验研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供可以在现有水池实验室使用，结构可变，便于安装拆卸的一种碎冰释放装置。

一种碎冰释放装置，包括支撑架、释放箱和闭合装置，其特征在于：支撑架由铝型材1、t字连接件2和直角连接件3构成位于释放箱上方，释放箱包括竖直方向释放箱和水平方向释放箱，竖直方向释放箱由镂空板5、铝板10、u型铝板8、环形定位销4、l型支撑板11、t型螺栓17、l型角码9、45度内角码13、钢丝绳16、直角角码12构成且由l型角码9与下方水平方向释放箱连接，水平方向释放箱由镂空板5、铝板10、环形定位销14、t型螺栓17、直角角码12构成且周围为闭合装置，闭合装置由阻尼导轨7、扁钢6、前端门8、后端门19、尼龙绳4、环形定位销14、角件构成。

所述支撑架的铝型材1分为长度方向、宽度方向和垂直方向的铝型材，长度方向、宽度方向和垂直方向的铝型材相互垂直，宽度方向的铝型材固定在拖车侧桥上，支撑架内部有一根铝型材与竖直方向释放箱相连。

所述竖直方向释放箱由镂空板5和铝板10通过l型角码9和直角角码12构成，侧部铝板的一端与45度内角码13、l型支撑板11和u型铝板18相连，u型铝板18上端通过环形定位销14、钢丝绳16、钢丝绳固定夹头15与上端铝型材中的t型螺栓17相连，所述水平方向释放箱由铝板10通过l型角码9构成，且中部无铝板，中部与竖直方向释放箱通过l型角码9相连，底部和上部通过直角角码12固定在阻尼导轨7的外固定轨上。

所述前端门8和后端门19分别位于水平方向释放箱两端，且与水流方向垂直，所述前端门8和后端门19分别固定在阻尼导轨7的内固定轨上，阻尼导轨7的外固定轨固定在扁钢6上，所述前端门8和后端门19上分别安装环形定位销14，与尼龙绳4相连，尼龙绳4的一端由钢丝绳固定夹头固定15为环状，与上端铝型材上的t型螺栓17相连。

所述u型铝板下端通过45度内角码13与l型支撑板11相连，上端通过环形定位销14、钢丝绳16、钢丝绳固定夹头15与t型螺栓17相连，所述阻尼导轨7内的内固定轨和外规定轨之间通过弹簧20连接，所述扁钢6固定在竖直方向的铝型材上。

本发明的有益效果在于：

支撑架由铝型材1、t字连接件2和直角连接件3构成，可根据拖曳水池、循环水槽以及深水池内不同的工作环境调节支撑架的尺寸，能够在前后、左右和下上方向上改变支撑架，可满足多种试验环境的使用以及多种工况的试验要求，同时支撑架重量更轻，便于移动收纳，可与现有水池实验室结合模拟冰区环境进行试验研究。

竖直方向释放箱由镂空板5和铝板10组成，在与水流垂直的方向上安装镂空板5，沿水流方向上安装铝板10，即减少了整套装置在水流方向上的阻力也减少了水流在侧部的扰动，减少了水流扰动对碎冰21、螺旋桨22和船模23的影响，也减少了整套装置的重量。竖直方向释放箱上的u型铝板18，有效地减少了碎冰21的任意滑落，保证碎冰能够完全进行释放箱内。

释放箱中前端门8和后端门19的使用，可以实现定量释放模型冰和不定量释放模型冰的作用，可开展定量冰和不定量冰与螺旋桨22或者定量冰和不定量冰与船模23的试验研究，也可开展不同冰初始速度时冰与螺旋桨或不同冰初始速度时冰与船模23的试验研究，阻尼导轨7中的内固定轨与底部安装了弹簧20，提高了前端门8和后端门19的下落速度，使碎冰21释放的时间控制的更好，提高试验的操作性和控制性。

附图说明

图1是碎冰释放装置整体效果图

图2是支撑架的整体效果图

图3a是释放箱和闭合装置整体效果图

图3b是图3a中24局部放大图

图3c是图3a中25局部放大图

图4是竖直方向释放箱和水平方向释放箱的整体效果图

图5是水平方向释放箱闭合时的整体效果图

图6是水平方向释放箱打开时的整体效果图

图7是碎冰释放装置在螺旋桨-冰试验中的整体效果图

图8是碎冰释放装置加宽后在船模-冰试验中的整体效果图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

附图1中：1是铝型材，2是t字连接件，3是直角连接件，4是尼龙绳，5是镂空板，6是扁钢，7是阻尼导轨，8是前端门，10是铝板，16是钢丝绳，18是u型铝板。

附图2中：1是铝型材，2是t字连接件，3是直角连接件。

附图3a中：4是尼龙绳，5是镂空板，6是扁钢，7是阻尼导轨，8是前端门，9是l型角码，10是铝板，18是u型铝板，24是图3b，25是图3c。

附图3b中：11是l型支撑板，12是直角角码，13是45度内角码。

附图3c中：14是环形定位销，15是钢丝绳固定夹头，16是钢丝绳，17是t型螺栓。

附图4中：5是镂空板，6是扁钢，7是阻尼导轨，8是前端门，9是l型角码，10是铝板。

附图5中：4是尼龙绳，6是扁钢，7是阻尼导轨，9是l型角码，15是钢丝绳固定夹头。

附图6中：4是尼龙绳，8是前端门，15是钢丝绳固定夹头，19是后端门，20是弹簧。

附图7中：21是碎冰，22是螺旋桨。

附图8中：21是碎冰，23是敞水试验箱。

在试验开始之前，首先在地面上将碎冰释放装置的支撑架组装起来，在组装过程中，先将水平方向的铝型材通过直角连接件连接起来，连接完成后再利用直角连接件和t字连接件将垂直方向上的铝型材连接在一起。连接完成后，开始组装释放箱，利用l型角码将竖直方向释放箱中的铝板和镂空板连接在一起，将l型支撑板固定到侧部的铝板上，45度内角码固定在l型支撑板上，在45度内角码上端固定u型铝板，在u型铝板侧部利用螺钉与镂空板固定，在u型铝板上端固定环形定位销。同时，将水平方向释放箱利用l型角码连接起来。连接完成后，开始连接闭合装置，分别将阻尼轨道的外固定轨固定到扁钢上，固定完成后，在阻尼轨道的内固定轨和外规定轨之间安装弹簧，然后，将水平方向释放箱利用l型角码固定在阻尼轨道的侧壁上。同时，将环形定位销固定在前端门和后端门的顶端，固定完成后，将前端门和后端门分别固定在阻尼轨道的内固定轨上。再者，将竖直方向释放箱和水平方向释放箱利用l型角码连接起来。同时，将支撑架放在拖车的侧桥上，利用直角连接件将竖直方向释放箱和水平方向释放箱整体连接到支撑架中部的铝型材上，同时，将扁钢连接到支架底部的铝型材上。将尼龙绳穿过前端门和后端门上端的环形定位销，利用钢丝绳固定夹头将尼龙绳固定在一起，同时，利用钢丝绳固定夹头将尼龙绳的另一端固定成o型。在u型铝板上采用相同的方式将钢丝绳固定连接。连接完成后，在铝型材顶部和侧部固定t型螺栓，将钢丝绳和尼龙绳分别固定在t型螺栓上。待所有设备安装完成后，调试前端门和后端门上下移动是否顺畅，整套装置是否稳定等相关信息。待所有设备调试完成后，降低拖车侧桥将整套装置中的水平方向释放箱降落到水面以下，启动拖车，检查整套装置在水中运动时是否达到试验要求。待所有条件满足后，即可开展试验研究。

在试验过程，试验人员将碎冰沿着u型铝板倒入到垂直方向释放箱和水平方向释放箱内，此时，试验人员开动拖车，待拖车达到试验要求的航速时，拉动尼龙绳，将前端门和后端门打开，同时，将尼龙绳缠绕在铝型材上，尼龙绳的一端固定在t型螺栓上。此时，碎冰在水流的冲刷作用下向螺旋桨或者船模前运动。同时，也可根据试验要求的碎冰数量，实验人员向u型板材内不断投放碎冰，在达到试验要求时，即可停止投放碎冰。停止拖车，将试验拖车倒至起始端，开展下一工况的试验。在下一工况开始之前，松动尼龙绳的一端，将前端门和后端门降落到底部，开展下一工况的试验研究。

本发明提供了一种碎冰释放装置，该装置主要包括支撑架、释放箱和闭合装置，支撑架由铝型材、t字连接件和直角连接件构成，主要用于支撑整套装置以及调节前后长度、左右宽度和上下高度的作用。支撑架中部与释放箱相连，释放箱主要包括竖直方向释放箱和水平方向释放箱，竖直方向释放箱和水平方向释放箱又由镂空板、铝板、u型铝板、环形定位销、l型支撑板、t型螺栓、l型角码、直角角码、45度内角码以及钢丝绳等构成，主要用于将拖车上的碎冰释放到螺旋桨桨前以及船模前端的作用。水平方向释放箱与闭合装置相连，闭合装置由阻尼导轨、扁钢、前端门、后端门、尼龙绳、环形定位销、t型螺栓以及角件等构成，在试验过程中，可随时打开和关闭前后端门，使碎冰在水流的作用下冲刷到螺旋桨桨前或者船模前端。本发明适用于拖曳水池、循环水槽以及深水池内开展螺旋桨和船模在碎冰条件下的试验研究以及开展碎冰在螺旋桨抽吸作用下运动轨迹的研究，具有制作成本低、安装方便、存放空间小、操作简单、释放碎冰速度快、功能性强以及在前后、左右、上下三个方向可任意调节的优点，大大提高了试验效率和应用范围，降低了试验成本。

一种碎冰释放装置，所述碎冰释放装置主要包括支撑架、释放箱和闭合装置，支撑架由铝型材、t字连接件和直角连接件构成，主要用于支撑整套装置以及调节前后长度、左右宽度和上下高度的作用。支撑架中部与释放箱相连，释放箱主要包括竖直方向释放箱和水平方向释放箱，竖直方向释放箱和水平方向释放箱又由镂空板、铝板、u型铝板、环形定位销、l型支撑板、t型螺栓、l型角码、直角角码、45度内角码以及钢丝绳等构成，主要用于将拖车上的碎冰释放到螺旋桨桨前以及船模前端的作用。水平方向释放箱与闭合装置相连，闭合装置由阻尼导轨、扁钢、前端门、后端门、尼龙绳、环形定位销、t型螺栓以及角件等构成，在试验过程中，可随时打开和关闭前后端门，使碎冰在水流的作用下冲刷到螺旋桨桨前或者船模前端。本发明适用于拖曳水池、循环水槽以及深水池内开展螺旋桨和船模在碎冰条件下的试验研究以及开展碎冰在螺旋桨抽吸作用下运动轨迹的研究，具有制作成本低、安装方便、存放空间小、操作简单、释放碎冰速度快、功能性强以及在前后、左右、上下三个方向可任意调节的优点，大大提高了试验效率和应用范围，降低了试验成本。支撑架由铝型材、t字连接件和直角连接件构成；铝型材在t字连接件和直角连接件的固定下可组合成不同长度、宽度和高度的支撑架，提高该装置的应用范围。释放箱主要包括竖直方向释放箱和水平方向释放箱；竖直方向释放箱和水平方向释放箱又由镂空板、铝板、u型铝板、环形定位销、l型支撑板、t型螺栓、l型角码、直角角码、45度内角码以及钢丝绳等构成。竖直方向上的释放箱由镂空板、铝板、直角角码和l型角码构成；竖直方向上释放箱通过直角连接件与铝型材相连，提高其稳定性；水平方向上的释放箱由铝板、直角角码和l型角码构成，且中部开口，与垂直方向释放箱相连；u型铝板下端通过45度内角码与l型支撑板相连，上端通过环形定位销、钢丝绳、钢丝绳固定夹头与t型螺栓相连。闭合装置由阻尼导轨、扁钢、前端门、后端门、尼龙绳、环形定位销以及角件等构成；前端门和后端门分别固定阻尼导轨的内固定轨上，阻尼导轨的外固定轨固定在扁钢上；前端门和后端门上分别安装环形定位销，与尼龙绳相连，尼龙绳的一端由钢丝绳固定夹头固定为环状，与上端铝型材上的t型螺栓相连；扁钢固定在竖直方向的铝型材上，可上下调节释放箱的高度。

随着温室效应的加剧，全球气候变暖，极地冰雪融化加速，北极在地缘战略、自然资源、航运及科研方面的价值日益凸显。世界各国对北极地区的争夺更加激烈，尤其是美俄等北极地区的国家，正大力发展极地工程装备与技术，全面建设极地监视、通信及破冰航行能力，以支撑未来北极地区的资源竞争及军事竞赛。我国作为世界大国，在北极地区拥有安全、能源、资源及经济等诸多方面的战略利益。因此，我国必然要加快极地工程装备技术发展。在极地装备技术的发展过程中，极地装备的试验研究成为技术发展的关键，如何开展冰和螺旋桨、冰和船舶以及冰和海洋结构物的试验研究，成为设计人员关注的焦点。然而，目前我国仅有天津大学一座冰水池试验实验室，不能满足我国极地事业的快速发展。因此，有必要借助现有的水池实验室开展螺旋桨、船模和海洋结构物在冰区的试验研究。本发明提出了一种碎冰释放装置，能够在螺旋桨、船模和海洋结构前端释放模型冰和真实冰，便于开展螺旋桨、船模和结构物在碎冰条件下的试验研究以及开展碎冰在螺旋桨抽吸作用下运动轨迹的研究。满足了螺旋桨、船模和结构物在碎冰条件下的试验要求，减少了冰水池的试验成本，为我国冰区螺旋桨、船舶和海洋结构物的试验研究提供支撑。

新型碎冰释放装置包括支撑架，释放箱和闭合装置，支撑架由铝型材、t字连接件和直角连接件构成，铝型材分为长度方向、宽度方向和垂直方向的铝型材，宽度方向的铝型材主要固定在拖车侧桥上和在宽度方向上为试验研究对象提供充分的内部空间，长度方向的铝型材可根据试验对象的长度确定，垂直方向上的铝型材可根据水深确定。同时，根据水深来确定使用的铝型材数量。中部的铝型材与释放箱相连，可提高释放箱的稳定性。释放箱主要包括竖直方向释放箱和水平方向释放箱，竖直方向释放箱和水平方向释放箱又由镂空板、铝板、u型铝板、环形定位销、l型支撑板、t型螺栓、l型角码、直角角码、45度内角码以及钢丝绳等构成。竖直方向释放箱由镂空板和铝板通过l型角码和直角角码构成，侧部铝板的一端与45度内角码、l型支撑板和u型铝板相连，u型铝板上端通过环形定位销、钢丝绳、钢丝绳固定夹头与上端铝型材中的t型螺栓相连。在试验过程中，试验人可直接将碎冰倒在u型铝板内，让碎冰滑落到释放箱内,也可提前将碎冰导入到释放箱内。竖直方向释放箱下端为水平方向释放箱，该释放箱由铝板通过l型角码构成，且中部无铝板，中部与竖直方向释放箱通过l型角码相连，底部和上部通过直角角码固定在阻尼导轨的外固定轨上。水平释放箱的加入可使碎冰沿水流方向移动。水平方向释放箱周围为闭合装置，该闭合装置由阻尼导轨、扁钢、前端门、后端门、尼龙绳、环形定位销以及角件等构成，前端门和后端门分别位于水平方向释放箱两端，且与水流方向垂直。端门的上端通过环形定位销与尼龙绳相连，尼龙绳通过钢丝绳固定夹头将其固定为环状，套在环形定位销内。尼龙绳的另一端也为环状，套在铝型材内的t型螺栓上，方便试验人员拉动和固定端门。端门的侧部通过直角角码固定在阻尼导轨的内固定轨上。阻尼导轨的外固定轨固定在扁钢上，扁钢的外侧固定在支架低端的铝型材上。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.支撑架中铝型材的数量和尺寸可根据水池的尺寸以及试验对象进行调整；

2.u型铝板设计为u型，有效地减少了碎冰的任意滑落，保证碎冰能够完全进行释放箱内；

3.闭合装置中尼龙绳的一端与端门上的环形定位销相连，一端可固定在t型螺栓上，有效地防止了端门的滑落；

4.阻尼导轨内的内固定轨和外规定轨之间通过弹簧固定，提高了端门的下落速度。

本发明的碎冰释放装置包括支撑架，释放箱和闭合装置，支撑架由铝型材、t字连接件和直角连接件构成，使整个支撑架在安装过程中十分方便，减少了试验准备的时间。由于铝型材的多种多样性，可根据拖曳水池、循环水槽以及深水池内不同的工作环境调节支撑架的尺寸，能够在前后、左右和下上方向上改变支撑架，可满足多种试验环境的使用以及多种工况的试验要求，大大提高了该装置的适用性。铝型材通过t字连接件和直角连接件连接，使这套装置的稳定性进一步提高，进一步提高了试验的安全性。选用铝型材、t字连接件和直角连接构成支撑架，使整套装置的重量更轻，便于试验人员移动整套装置。此外，该支撑架也可以非常方便的拆卸，节省存放空间，非常适用于水池内狭小空间的存放。

释放箱主要包括竖直方向释放箱和水平方向释放箱，竖直方向释放箱和水平方向释放箱又由镂空板、铝板、u型铝板、环形定位销、l型支撑板、t型螺栓、l型角码、直角角码、45度内角码以及钢丝绳等构成。竖直方向释放箱由镂空板和铝板组成，在与水流垂直的方向上安装镂空板，沿水流方向上安装铝板，即减少了整套装置在水流方向上的阻力也减少了水流在侧部的扰动，减少了水流扰动对碎冰、螺旋桨和船模的影响，同时，也减少了整套装置的重量。竖直方向释放箱上端固定在铝型材上，提高整套装置的稳定性，保证整体装置能够顺利实施。竖直方向释放箱上端一侧与倾斜45度的u型铝板相连，便于试验人员将碎冰倒入到竖直方向释放箱和水平方向释放箱内。u型铝板上端通过环形定位销、钢丝绳、钢丝绳固定夹头与上端的t型螺栓相连，下端通过45度内角码与l型支撑板相连，提高了u型铝板的稳定性。u型铝板的加入，有效地减少了碎冰的任意滑落，保证碎冰能够完全进行释放箱内。水平方向释放箱侧部通过直角角码与阻尼导轨相连，上端通过l型角码与竖直方向释放箱相连，使整套装置的稳定性进一步提高，同时，也减少了板材了变形。竖直方向释放箱和水平方向释放箱都是由铝板和镂空板通过l型角码和直角角码固定得到的，便于安装和拆卸，同时，也便于在宽度方向上安装铝板和镂空板，增加其宽度，提高其使用范围。此外，释放箱中前端们和后端门的使用，可以实现定量释放模型冰和不定量释放模型冰的作用，可开展定量冰和不定量冰与螺旋桨(或者船模)的试验研究，也可开展不同冰初始速度时冰与螺旋桨(或船模)的试验研究，从而使其应用范围更广。释放箱的使用使整套装置具有释放碎冰简单、操作效率高和稳定性好等优点。

闭合装置由阻尼导轨、扁钢、前端门、后端门、尼龙绳、环形定位销以及角件等构成，前端门和后端门的安装便于随时打开和关闭释放箱，提高试验的操作性和控制性，可随时开始和结束试验，减少了试验过程中的错误，提高了试验效率。前端门和后端门分别固定在阻尼导轨的内固定轨上，阻尼导轨的使用使端门的上下移动速度更快，更省力，操作更加简单。阻尼导轨中的内固定轨与底部安装了弹簧，提高了端门的下落速度，使碎冰释放的时间控制的更好。阻尼导轨外固定轨固定在扁钢上，扁钢的使用减少了水流的扰动，进一步提高了试验精度，同时，也可在垂直方向上调整高度，减少了调整铝型材的高度带来的麻烦，可进一步提高试验效率，满足更多的试验工况。