用于多次测量物体表面冰层粘附力的风洞试验装置

1.本发明涉及力学测量领域，尤其涉及一种用于多次测量物体表面冰层粘附力的装置及测试方法。


背景技术：

2.由于物体表面结冰而带来的危害，在许多行业中一直存在，如飞机结冰将影响飞行安全，输电线路结冰严重时会造成杆塔倒塌。为了减小结冰带来的不利影响，出现了各种除冰技术，而要使冰层脱落的关键就是破坏冰层与物体表面的粘附力，因此，测量冰层在物体表面粘附力就显得十分重要。
3.目前测量粘附力主要使用的方法是直接拉脱法和圆柱套筒法，这两类方法都是直接将拉力作用于大面积的冰层上，测量控制难度高，极易使冰层在拉脱过程中发生内部破裂，从而使测量结果产生较大误差。同时，由于结冰的随机性，导致测量的随机误差也增大。
4.因此，为了获得更准确的冰层粘附力数据，发展一种简单有效的物体表面冰层粘附力测量装置具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种用于同时测量多次物体表面冰层粘附力的装置及测试方法。此装置安装操作简便，利用该测试方法，可在一次实验中方便的获得几组较可靠的冰层粘附力数据。
6.本发明解决上述问题所采用的装置的技术方案为：一种用于多次测量物体表面冰层粘附力的风洞试验装置，包括左右支柱以及与之相连的固定板、伸缩杆及其驱动装置和固定装置、旋转台、用于连接旋转台和外圆柱的连接板、旋转外圆柱；旋转外圆柱表面上有3组微孔；外圆柱内部从上到下包含传感器、连接杆、内圆盘、作动快和圆盘底面，圆盘底面上有六根立柱；在所述固定板的中间位置为伸缩杆，所述伸缩杆通过固定装置与固定板相连，所述固定板的下方安装有旋转台以及连接板，在连接板下方安装有旋转外圆柱。
7.进一步的，所述内圆盘的外表面与外圆柱的内表面紧密贴合。
8.进一步的，所述旋转外圆柱表面上的3组微孔，每组包含2个微孔，对称分布，以保证测力时的载荷平衡。
9.进一步的，所述内圆盘从上到下分布有三个，每个内圆盘的位置均与微孔位置相对应。
10.进一步的，所述每个作动快均位于相对应的内圆盘的下方，且与内圆盘的距离均可以调节，从而确保了从下至上的多次顺序测量。
11.进一步的，所述内圆盘中心有一圆孔，其尺寸略大于连接杆直径；所述圆盘内部为半空心状态，以减小空载时的原始载荷。
12.进一步的，圆盘均直接简单放置于圆柱底面或立柱上，方便拆卸；圆盘可由不同材
料或不同表面粗糙度的材料制成，以测量不同表面的冰层粘附力。
13.本发明的有益效果是：1）本发明的微孔很小，从而使得冰层直接受力面积很小，测试过程中不会使冰层发生内部断裂，获得的冰层粘附力数据更准确；2)本发明的每组微孔均包含2个对称分布的孔，同时本发明的圆盘、作动快等均为对称几何，保证了测力时的载荷平衡；3）本发明包含从上到下的三个，每个内圆盘的位置均与微孔位置相对应，每个作动快均位于相对应的内圆盘的下方，且与内圆盘的距离均可以调节，从而确保了从下至上的三次顺序测量，提交了测量效率，减小了测量误差；4）本发明的圆盘可根据需要采用多种不同的材料或不同粗糙度的表面，从而可方便的获得不同基底的冰层粘附力数据；5）本发明可直接安装于结冰风洞中进行测量，可获得更准确的冰层粘附力数据，从而为飞机表面除冰提供参考。
附图说明
14.图1是本发明中同时测量多次物体表面冰层粘附力的装置的示意图；图2是本发明中同时测量多次物体表面冰层粘附力的装置的局部示意图；图3是本发明中同时测量多次物体表面冰层粘附力的装置的局部正面剖面图；图中，1-支柱，2-固定板，3-伸缩杆，31-伸缩杆驱动装置，32-伸缩杆固定装置，4-旋转台，5-连接板，6-旋转外圆柱，61-微孔，7-传感器，8-连接杆，9-内圆盘，10-作动快，11-圆盘底面，111-立柱。
具体实施方式
15.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：本发明公开了一种用于多次测量物体表面冰层粘附力的装置，为使本发明的实质性特点及其所具有的实用性更易于理解，以下结合附图即若干具有实施例对本发明的技术方案进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本发明保护范围不构成任何限制。
16.本技术公开的用于多次测量物体表面冰层粘附力的风洞试验装置，包括左右支柱以及与之相连的固定板、伸缩杆及其驱动装置和固定装置、旋转台、用于连接旋转台和外圆柱的连接板、旋转外圆柱；旋转外圆柱表面上有3组微孔；外圆柱内部从上到下包含传感器、连接杆、内圆盘、作动快和圆盘底面，圆盘底面上有六根立柱；在所述固定板的中间位置为伸缩杆，所述伸缩杆通过固定装置与固定板相连，所述固定板的下方安装有旋转台以及连接板，在连接板下方安装有旋转外圆柱。所述内圆盘的外表面与外圆柱的内表面紧密贴合，所述旋转外圆柱表面上的3组微孔，每组包含2个微孔，对称分布，以保证测力时的载荷平衡。
17.进一步的，所述内圆盘从上到下分布有三个，每个内圆盘的位置均与微孔位置相对应。所述内圆盘中心有一圆孔，其尺寸略大于连接杆直径；所述圆盘内部为半空心状态，以减小空载时的原始载荷。
18.进一步的，所述每个作动快均位于相对应的内圆盘的下方，且与内圆盘的距离均可以调节，从而确保了从下至上的多次顺序测量。圆盘均直接简单放置于圆柱底面或立柱上，方便拆卸；圆盘可由不同材料或不同表面粗糙度的材料制成，以测量不同表面的冰层粘
附力。
19.请参阅图1所示，为本发明的一个实施例，其用于在结冰风洞中测量表面冰层粘附力的装置。包括支柱1，固定板2，伸缩杆3，旋转台4，连接板5，旋转外圆柱6，传感器7，连接杆8，内圆盘9，作动快10，圆盘底面11。 其中，伸缩杆由其驱动装置31进行驱动，并通过固定装置32与固定板2连接，确保伸缩杆在工作过程中的固定。
20.旋转外圆柱上从上到下有3组微孔6，每组微孔包含对称分布的2个微孔。圆盘底面11与旋转外圆柱固接，其上有6根立柱111，其中每三根一个高度，用于托住内圆盘9，使内圆盘可与旋转外圆柱6一同旋转。所述内圆盘为半空心结构，内圆盘的下表面上开有凹槽，其外表面可由不同材料或不同表面粗糙度的材料制成，以测量不同表面的冰层粘附力。每次测试完成后，可以替换为其他种类的内圆盘9放置于立柱111上，进行下一次测试。
21.测量开始前，安装固定好左右支柱及固定板，并将伸缩杆及其驱动装置安装于固定板上，然后依次在固定板下方安装旋转台及连接板，在伸缩杆下方连接传感器及连接杆，将作动快通过螺纹旋进连接杆上，将内圆盘放置于立柱上，然后将旋转外圆柱及内部的内圆盘等一并固定在连接板上。调整作动块与内圆盘的距离，使得三组作动块与内圆盘的距离从下到上依次增大。所有装置安装固定完成后，启动旋转台，带动连接板、旋转外圆柱、内圆盘一并旋转，然后打开风洞的喷雾系统（结冰系统），使冰层在旋转外圆柱表面、微孔所在的内圆盘表面等位置均匀结冰，结冰完成后，关闭旋转台，停止旋转，启动伸缩杆驱动装置，使伸缩杆向上回缩，带动传感器、连接杆、作动块也向上回缩，作动块在接触到内圆盘后，推动内圆盘与其上所结冰层（即旋转外圆柱微孔处所结冰层）逐渐分离，在分离过程中，力学传感器示数逐渐增大，当内圆盘与冰层分离瞬间，传感器示数最大，该值即为冰层与内圆盘表面的粘附力大小，保存该组数据后，继续驱动伸缩杆回缩，从而先后使第二组、第三组作动块与内圆盘作用，从而以相同方法测得后两个内圆盘表面与冰层间的粘附力，实现了一次结冰后的多次粘附力测量。测量结束后，可以更换不同种类的圆盘，以获得不同材料或同一材料不同粗糙度表面的冰层粘附力数据。
22.另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。