一种测定冰与物面粘结力的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量领域，具体为一种测定冰与物面粘结力的装置。本发明能够测定不同环境参数下形成的不同形式冰与不同材料表面间粘结程度，以及加热形成液膜后对粘结程度影响，具有较好的应用前景。
【背景技术】
[0002]飞机在低于冰点的温度下飞行时，若遇到含有过冷水滴的云层，云层中的水滴撞击在飞机表面上，就会导致结冰。飞机表面结冰后，会改变飞机的扰流流场，导致飞机载荷分布发生变化，从而破坏空气动力学性能，影响飞机的操纵性和稳定性，危害飞机飞行安全，轻者会使安全飞行的范围减小，甚者会导致机毁人亡的严重事故。
[0003]为了避免结冰事故的发生，保证飞行安全，通常会在飞机上安装除冰系统。现阶段，飞机采用的除冰方法通常包括机械法和热力法；机械法传递的能量是振动，热力法传递的能量是热量，两者共同点均是破坏冰层和蒙皮间的粘附强度。当除冰机构开启后，粘附力破坏达到一定程度时，冰层由于气动力及内外部应力联合作用下脱落。因此，获得不同环境参数下形成的不同形式冰与不同材料粘结程度是设计机械法除冰系统的前提，同时，获得加热形成液膜后对粘结程度影响是设计加热法除冰系统的前提。
[0004]中国专利申请CN201010563360.4(申请人:哈尔滨工业大学)公开了一种测量冰与沥青路面粘结力试验设备及方法，中国专利申请CN201410421663.0(申请人:哈尔滨工业大学)公开了一种多角度测量冰与沥青路面粘结力的试验设备及方法；然而，申请人发现，上述两件专利中冰的生成方式为水自然冷冻，而这与飞机撞击云层形成的冰相差较大。因此，采用现有的测定装置无法对飞机撞击云层形成的冰进行测定，且现阶段还没有用于冰风洞中模拟机翼撞击形成冰的粘结力测试结构/或装置。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于:针对目前现有用于测量冰与沥青路面粘结力的试验设备中，冰的生成方式为水自然冷冻，无法满足冰风洞中模拟机翼撞击形成冰的粘结力测试需求的问题，提供一种测定冰与物面粘结力的装置。本发明结合除冰结构设备研发过程中的实际需求，提供一种测定冰与物面粘结力的装置。采用本发明，能够在不同环境参数下形成不同形式的冰，并测量该种冰与不同材料粘结程度，同时，还能测量加热形成液膜后粘结程度的变化，并对传热量进行量化，从而为机械法、热力法除冰系统提供技术支持。本发明设计合理，使用方便，能够有效满足冰风洞中模拟机翼撞击形成冰的粘结力测试需求，具有显著的进步意义。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种测定冰与物面粘结力的装置，包括上环、与上环相配合的下环、与上环相连的上固定板、与下环相连的下固定板、水雾收集器、固定座，所述上环与下环相连构成圆形支撑环； 所述水雾收集器呈圆台型，以水雾收集器的大口端为上开口端，以水雾收集器的小口端为下开口端，所述水雾收集器的两开口端分别设置有凸沿，所述上固定板与上开口端的凸沿活动连接；
所述固定座的一端能用于放置实验材料且能与下开口端紧密贴合，所述固定座的另一端与下固定板相连，所述下固定板与下环活动相连。
[0007]所述上固定板、水雾收集器的轴心相重合。
[0008]所述上环、下环分别呈半圆弧形。
[0009]所述固定座内设置有空腔。
[0010]所述空腔内设置有能对实验材料加热的导热件。
[0011]所述空腔内设置有能对实验材料加热的导热件、用于对导热件进行加热的加热件，所述加热件位于导热件与下固定板之间。
[0012]所述导热件与固定座内壁之间设置有保温层。
[0013]所述导热件采用铝块制备而成。
[0014]所述固定座由两块固定件连接而成，所述固定件内形成LI型腔。
[0015]所述上环、下环分别通过双头螺栓与万能试验机相连。
[0016]所述上环与上固定板之间通过双头螺栓相连，所述下环与下固定板之间通过双头螺栓相连。
[0017]所述上环、下环上分别设置有凸台，所述上环的凸台与下环的凸台分别位于圆形支撑环的同一直径的两端，所述上环的凸台与上固定板之间通过双头螺栓相连，所述下环的凸台与下固定板之间通过双头螺栓相连。
[0018]所述圆形支撑环上沿其圆心对称设置有若干个螺纹通孔，所述螺纹通孔的轴心所在直线穿过圆形支撑环的圆心。
[0019]相邻螺纹通孔的轴线夹角为10°或15°或20°或30°或45°或60°或90°。
[0020]针对前述问题，本发明提供一种测定冰与物面粘结力的装置，即一种测定冰与待测物料表面粘结力的装置。该装置包括上环、下环、与上环相连的上固定板、与下环相连的下固定板、水雾收集器、固定座，上环与下环相互配合连接构成圆形支撑环。
[0021]其中，水雾收集器呈圆台型，以水雾收集器的大口端为上开口端，以水雾收集器的小口端为下开口端，水雾收集器的两开口端分别设置有凸沿，上固定板与上开口端的凸沿活动连接。固定座的一端能用于放置实验材料且能与下开口端紧密贴合，固定座的另一端与下固定板相连，下固定板与下环活动相连。如前所述，现有装置均采用水自然冷冻，而本发明提供一种新的圆台型水雾收集器。本发明中，圆台型水雾收集器与固定座共同构成了结冰生成件，图2中给出了其进行结冰生成的状态示意图。在装置使用前，将实验材料置于固定座的一端，且与水雾收集器的下开口端紧密贴合，固定座的另一端则与下固定板相连。水雾通过水雾收集器的大口端(即上开口端)进入，并在下开口端与实验材料接触，并在实验材料上结冰，从而有效模拟机翼撞击结冰，从而满足冰风洞中机翼撞击成冰的需求。基于该结构，本发明能够实现在不同环境参数下形成不同形式的冰与不同材料粘结程度，从而为除冰法提供相应的支持。
[0022]当水雾收集器内结冰形成后，将水雾收集器的上开口端凸沿与上固定板相连，再将上固定板与上环相连，下固定板与下环相连。再将上环、下环与万能试验机相连，通过万能试验机进行粘结力的测量。
[0023]进一步，上固定板、水雾收集器的轴心相重合，上环、下环分别呈半圆弧形，上环与下环之间、上环与上固定板之间、下环与下固定板之间通过双头螺栓相连。采用双头螺栓连接，有利于部件的拆卸和安装，具有快速、高效的特点。进一步，上环、下环上分别设置有凸台，上环的凸台与下环的凸台分别位于圆形支撑环的同一直径的两端，上环的凸台与上固定板之间通过双头螺栓相连，下环的凸台与下固定板之间通过双头螺栓相连。通过在上环、下环上分别设置凸台，凸台对称设置在环形支撑环上，采用该结构有利于确定上固定板、下固定板各自与上环、下环的连接位置，有效减少安装错误导致的测定问题。
[0024]进一步，固定座内设置有空腔，空腔内设置有能对实验材料加热的导热件；进一步，空腔内设置有能对实验材料加热的导热件、用于对导热件进行加热的加热件，加热件位于导热件与下固定板之间；进一步，导热件与固定座内壁之间设置有保温层，导热件采用铝块制备而成。如前所述，获得加热形成液膜后对粘结程度影响也是设计加热法除冰系统的前提，为此本发明采用前述空腔、导热件结构，通过空腔简化结构和整体体积，通过导热件传递热量，从而使冰块与物料之间形成液膜，从而测定加热形成液膜后对粘结程度影响。同时，该装置还能对传热量进行量化，满足热力法测定的需要。
[0025]进一步，固定座由两块固定件连接而成，固定件内形成LJ型腔。采用该结构，能够简化固定座的制作，便于其维护，降低生产和维护成本。
[0026]圆形支撑环沿其圆心上对称设置有若干个螺纹通孔，螺纹通孔的轴心所在直线穿过圆形支撑环的圆心。进一步，相邻螺纹通孔的轴线夹角为10°或15°或20°或30°或45°或60°或90°。本发明中，圆形支撑环起支撑骨架作用。通过在圆形支撑环上设置螺纹通孔，能够使圆形支撑环的上环、下环通过双头螺纹与万能试验机相连，从而实现不同方向粘结力的测量。图8、9、10分别给出了法向、切向、任意角度的测量示意图。作为优选，相邻螺纹通孔的轴线夹角为15°。
[0027]综上，本发明有效解决了现有方法/或装置仅能采用水冷冻方式形成，无法满足冰风洞中模拟机翼撞击形成冰的粘结力测试需求的问题。采用本发明，能够在不同环境参数下形成不同形式的冰，并测量该种冰与不同材料粘结程度，从而为机械法、热力法除冰系统提供技术支持。同时，本发明还能测量加热形成液膜后粘结程度的变化，并对传热量进行量化，且结构简单、操作方便、效率高，能够为加热法除冰系统提供有利技术支持。本发明设计合理，使用方便，能够有效满足冰风洞中模拟机翼撞击形成冰的粘结力测试需求，具有显著的进步意义。
【附图说明