[发明专利]一种基于挤压加载方式的模型冰脊制备装置及方法

权利要求书

1.一种基于挤压加载方式的模型冰脊制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制备开始前，根据模型冰脊的设计体积，在冰水池中冻结平整冰；

步骤2：待平整冰厚度生长至满足要求的厚度h，将需制备模型冰脊区域的平整冰切割移除，并将模型冰脊制备装置放入该区域；

所述模型冰脊制备装置包括支撑装置与加载装置；所述支撑装置包括底座(1)、左侧下部伸缩杆(2)、右侧下部伸缩杆(3)、龙骨整形装置(4)、左侧方伸缩杆(5)、右侧方伸缩杆(6)；所述龙骨整形装置(4)包括两块龙骨整形板，两块龙骨整形板一端通过龙骨角度调节器(14)连接并安装在底座(1)上，另一端分别通过左侧下部伸缩杆(2)、右侧下部伸缩杆(3)支撑；所述左侧方伸缩杆(5)、右侧方伸缩杆(6)分别布置于龙骨整形装置(4)的左右两侧；所述加载装置包括水平挡板(7)、脊帆整形装置(8)；所述脊帆整形装置(8)有两组，分别通过伸缩加载杆(9)、加载角度控制器(12,13)与左侧方伸缩杆(5)、右侧方伸缩杆(6)连接；所述水平挡板(7)通过板间角度调节器(10,11)与脊帆整形装置(8)连接；

步骤3：调整左侧下部伸缩杆(2)、右侧下部伸缩杆(3)以及龙骨角度调节器(14)，使龙骨整形装置(4)的夹角与待制备的模型冰脊的龙骨角度α相等；调整支撑装置吃水，使龙骨整形装置(4)的上平面低于水面0.9h，之后再对左侧方伸缩杆(5)、右侧方伸缩杆(6)进行调整，使加载装置处于适当高度；调整加载角度控制器(12,13)，使脊帆整形装置(8)的夹角与模型冰脊的脊帆角度β相等，并通过板间角度调节器(10,11)使水平挡板(7)继续保持水平状态；

步骤4：待模型冰脊制备装置布置完成后，将满足模型冰脊体积要求的平整冰切割为碎冰块，向模型冰脊制备装置内堆满碎冰块至谷堆状且保持水对碎冰块间缝隙的浸润；

步骤5：通过伸缩加载杆(9)带动脊帆整形装置(8)以及水平挡板(7)对装置内碎冰块进行加载，直至水平挡板(7)下表面与龙骨整形装置(4)上平面垂直距离为h时加载停止；随着加载的进行，模型冰脊内部孔隙率降低，模型冰脊密度、强度升高；

步骤6：将模型冰脊制备装置及初步制备的模型冰脊静止，待碎冰间浸润的水完全冻结后，将伸缩加载杆(9)退回原来位置；

步骤7：多次重复步骤4至步骤6，进行模型冰脊的相关力学参数，密度，温度梯度，弯曲强度，压缩强度等的测试，满足与设计要求的误差≤15％，直至生成满足需求的模型冰脊；

所述模型冰脊由龙帆、固结层和龙骨构成；所述龙帆的帆高宽度为d1，脊帆高度为h1；所述龙骨的宽度为d2，深度为h2，满足d2≥d1，6h1≥h2≥2h1。

2.根据权利要求1所述的一种基于挤压加载方式的模型冰脊制备方法，其特征在于：所述左侧下部伸缩杆(2)、右侧下部伸缩杆(3)在自身长度可变的同时为龙骨整形装置(4)提供直接支撑；所述龙骨整形装置(4)与模型冰脊的龙骨部分直接接触并为其定型；所述左侧方伸缩杆(5)、右侧方伸缩杆(6)支撑加载装置的重量同时还可以调节自身长度以调整加载方位；所述脊帆整形装置(8)在加载过程中作为加载面直接与模型冰脊的脊帆接触；所述伸缩加载杆(9)用于提供加载动力；所述加载角度控制器(12,13)用于调整加载方向的作用；所述板间角度调节器(10,11)用于在调整加载方向后使水平挡板(7)继续保持水平状态。