船舶冰粘附力是船舶在北极航道所面临的最主要问题,该设备专门针对船舶覆冰的
粘附力进行测试,设计发明了测量冰与船体粘附力的测试装置,可以解决现有技术不能
直接测试冰与船体粘附力的问题。
1.研制内容:
测试冰与船舶粘附力的智能测试装置由:多尺寸板材测试插槽、不锈钢万向轮支架、铲冰推、伸缩式拉力连杆、连杆伸缩舱、电动机、LED触屏显示器等部件组成,结构分布图见附件所示。
(1)多尺寸船体板材测试插槽、附板的设计:多尺寸船体板材测试插槽可以根据板材规格调节大小,同时快速夹住、固定测试的船体板材,具体方案如下:针对不同大小的测试钢板,可在图2矩形“空洞”处增加“附板”进行固定;相同尺寸、不同厚度的测试钢板,可插入图2矩形“空洞”处的凹槽里。上述设计,可以满足多尺寸船体板材的测试需求。
(2)不锈钢万向轮支架设计:因测试设备需要能方便移动至不同环境下进行实验,传统的支架不能满足需求,因此选用不锈钢万向轮支架,使得设备具有方便移动的特点。同时装置安装万向轮的四个支架可以自由调节伸缩高度,减少了设备体积。
(3)铲冰推设计:因设备需要一种将铲冰的力转换成电压的装置,因此我们设计铲冰推来将破会冰的力转换成电压,方便仪器读取。该装置由一个电机、两个连杆、一个“丝杆”和一个光杆导轨组成,由电机带动“丝杆”运动,“丝杆”带动推子,达成铲冰的目的,并转换成电信号方便读取。
(4)伸缩式拉力连杆、连杆伸缩舱、电动机、LED触屏显示器设计:
为了满足设备的运作需求和减少人工干预,确保了实验数据的精准度,需配置伸缩式拉力连杆、电动机、LED触屏显示器,同时为减少设备所占空间,配备连杆伸缩舱,增加实验效率,减小人工误差。具体测试过程如下:铲冰推开始“铲除”船舶板材上的结冰层,直至铲冰推不动受冰的阻力,测试即结束。PLC单片机会将实时电动机的电压值(V),转换为力值(KN),实时显示在LED屏幕上,同时测试者按上屏幕的“计算键”,屏幕将显示整个过程的平均力值与冰面积的商值(Pa),这个商值(Pa)就是冰与船舶板材间粘附力的测试结果。测试结束后,连杆运动至“连杆伸缩舱”内,最后测试者取下测试板材,按下屏幕“复位”键,连杆将从伸缩舱内恢复至开始的状态,整个测试过程可以在不同环境温度下进行。