一种非冻结模型冰层制备方法与流程

本发明涉及海洋工程试验，尤其是一种非冻结模型冰层制备方法。

背景技术：

1、室内模型试验是目前研究极地装备冰区性能的最为可靠方法之一，而这一方法的关键就是模型冰的准确制备。模型冰目前有两种，一种是冻结模型冰、一种是非冻结模型冰，冻结模型冰能够模拟天然冰的结构，非冻结模型冰不受温度的限制。

2、非冻结模型冰对于试验环境的要求低，可以降低试验费用，在海洋工程的冰层试验中应用较广，但是由于非冻结模型冰层的厚度通常比较薄，大尺度的非冻结模型冰层转运困难，对于需要尺寸较大的模型冰进行模拟极地装备在层冰中作业等试验时，现有的非冻结模型冰不能满足试验要求，一般在需要在低温的冰水池内做试验，因此需要开发一种制备大尺寸非冻结模型冰的方法，便于极地装备冰区性能模型试验可以在常规水池中开展，降低试验成本。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种非冻结模型冰层制备方法，从而在常规水池中实现大尺度的非冻结模型冰层的制备，为极地装备开展冰区性能模型试验提供环境条件，降低试验成本。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种非冻结模型冰层制备方法，包括以下步骤：

4、原料准备：根据非冻结模型冰层力学性能要求进行原料的配比，原料的总量大于非冻结模型冰制备的需要量；

5、融料：将原材料放入加热桶内，使原料充分融化且混合均匀；

6、搭建模具：根据非冻结模型冰层尺寸需要，在试验水池内将多个模具组件搭建为冰层模具，所述冰层模具呈上部开口的盒状，所述冰层模具的下部位于所述试验水池的水面以下，所述冰层模具的开口处边沿位于所述试验水池的水面以上；

7、浇注：冰层模具的底部设置有脱模层，将充分融化且混合均匀的原料倒入到所述冰层模具中形成冰层雏形，并排出原料中的空气；

8、调平：采用具有加热功能的调平尺，调平尺的下表面与与冰层模具开口处边沿齐平，调平尺被加热后，将调平尺的下表面与冰层雏形的上表面作用，使冰层雏形的上表面受热后融化，并将多余部分去除，最终得到整个上表面平整一致的非冻结模型冰层；

9、脱模：将各个模具组件拆开，然后采用自然下沉的方式将各个模具组件脱离非冻结模型冰层，使非冻结模型冰层自由漂浮于试验水池的水面上。

10、其进一步技术方案在于：

11、脱模步骤中：各个模具组件下沉速度控制在1mm/s以内，将各个模具组件下沉至与非冻结模型冰层距离大于等于2m处后，再移动至所述试验水池的一端，然后取出各个模具组件。

12、还包括以下步骤：

13、效验：脱模完成后，在非冻结模型冰层上选取多个取样点，在每个取样点处取出两块冰样，将取出的两块冰样分别加工成尺寸为1t×2t×4t的第一试样和尺寸为1t×2t×6t的第二试样，t为非冻结模型冰层的厚度，第一试样用于测量非冻结模型冰层的压缩强度，第二试样用于测量非冻结模型冰层的弯曲强度。

14、所述试验水池中设置有待试验的极地装备模型。

15、所述非冻结模型冰层的面积大于3m2，厚度为5mm～40mm。

16、所述原料的总量与非冻结模型冰制备需要量之比为1：1.1至1：1.3。

17、所述冰层模具为长方形盒状结构，多个模具组件包括底板，所述底板的上部可拆卸安装有两个纵向框架和两个横向框架，两个纵向框架相对设置，两个横向框架相对设置，纵向框架和横向框架与所述底板围合形成长方形盒状结构。

18、纵向框架和横向框架相对于底板的位置可调，用于改变盒状结构的大小。

19、所述调平尺为杆状，所述调平尺内部设置有加热元件，所述加热元件用于加热调平尺。

20、所述脱模层为铺设在冰层模具底部的硅油纸。

21、本发明的有益效果如下：

22、本发明结构紧凑、合理，操作方便，将冰层模具搭建于试验水池内，使非冻结模型冰层成型脱模后直接浮于水面，从而在试验水池中实现大尺度的非冻结模型冰层的制备，为极地装备开展冰区性能模型试验提供环境条件，降低试验成本。

23、同时，本发明还存在如下优势：

24、(1)模具组件下沉速度控制在1mm/s以内，以及将模具组件远离非冻结模型冰层后移出水池，可以避免水池内水的流动损伤非冻结模型冰层。

25、(2)对非冻结模型冰层取样检测强度，通过对比非冻结模型冰压缩强度和弯曲强度，可有效判断非冻结模型冰层的模拟质量，检验所制备非冻结模型冰层的质量是否符合试验要求，为极地装备开展冰区性能模型试验提供可靠的环境条件。

26、(3)具有加热功能的调平杆，使得调平尺的温度可以升高，用于融化原料，便于在水中成型冰层时，解决因散热过快导致的冰层上部凝固的问题，使调平过程可顺利进行。

技术特征：

1.一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：还包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：所述试验水池中设置有待试验的极地装备模型。

5.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：所述非冻结模型冰层的面积大于3m2，厚度为5mm～40mm。

6.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：所述原料的总量与非冻结模型冰制备需要量之比为1：1.1至1：1.3。

7.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：所述冰层模具为长方形盒状结构，多个模具组件包括底板(4)，所述底板(4)的上部可拆卸安装有两个纵向框架(1)和两个横向框架(2)，两个纵向框架(1)相对设置，两个横向框架(2)相对设置，纵向框架(1)和横向框架(2)与所述底板(4)围合形成长方形盒状结构。

8.如权利要求7所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：纵向框架(1)和横向框架(2)相对于底板(4)的位置可调，用于改变盒状结构的大小。

9.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：所述调平尺(5)为杆状，所述调平尺(5)内部设置有加热元件，所述加热元件用于加热调平尺(5)。

10.如权利要求1所述的一种非冻结模型冰层制备方法，其特征在于：所述脱模层(3)为铺设在冰层模具底部的硅油纸。

技术总结本发明涉及一种非冻结模型冰层制备方法，包括原料准备、融料、搭建模具、浇注、调平和脱模，搭建模具时根据非冻结模型冰层尺寸需要，在试验水池内将多个模具组件搭建为冰层模具，冰层模具的下部位于试验水池的水面以下，冰层模具的开口处边沿位于试验水池的水面以上；浇注后采用具有加热功能的调平尺与冰层雏形的上表面作用，使冰层雏形的上表面受热后融化，并将多余部分去除，最终得到整个上表面平整一致的非冻结模型冰层；脱模时，采用自然下沉的方式将各个模具组件脱离非冻结模型冰层，使非冻结模型冰层自由漂浮于试验水池的水面上。从而在常规水池中实现大尺度的非冻结模型冰层的制备，为极地装备开展冰区性能模型试验提供环境条件，降低试验成本。技术研发人员：王志鹏,潘子英,赵桥生,吴炜,国威,雷建奇受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心技术研发日：技术公布日：2024/6/18