[发明专利]一种监测气泡除冰的裂纹扩展特性的实验装置和方法

权利要求书

1.一种监测气泡除冰的裂纹扩展特性的实验装置，其特征在于：包括智能数据采集系统(1)、轨道式观测支架(2)、气泡冲击仰视与斜视观测记录系统(4)、实时控温透明水箱(5)、水平隔板(6)、气泡冲击侧视观测打光设备(8)、气泡冲击仰视与斜视观测打光设备(9)、铝板(10)、海冰试样(11)、气泡冲击侧视观测记录系统(14)、限位组件(16)、反光观测镜(17)、水箱水压控制系统(18)、遥控温度控制面板(19)和电源(20)；

所述的实时控温透明水箱(5)设置在轨道式观测支架(2)的内部，所述的遥控温度控制面板(19)设置在实时控温透明水箱(5)的底部，在实时控温透明水箱(5)注入去离子水，在铝板(10)的下表面全覆盖一层海冰试样(11)，在铝板(10)和海冰试样(11)接触面的中间位置贴有应变片，通过均布在铝板(10)和海冰试样(11)四周的四个限位组件(16)将铝板(10)和海冰试样(11)限位在去离子水的液面上，所述的水箱水压控制系统(18)设置在实时控温透明水箱(5)的底部，所述的水平隔板(6)设置在水箱水压控制系统(18)上，在水平隔板(6)上向上倾斜45°放置反光观测镜(17)；

遥控温度控制面板(19)控制实时控温透明水箱(5)内的水温，电源(20)为电火花气泡发生器供电，电火花气泡发生器产生气泡对铝板(10)上的海冰试样(11)进行破坏；

所述的气泡冲击仰视与斜视观测记录系统(4)、气泡冲击侧视观测记录系统(14)、气泡冲击侧视观测打光设备(8)、气泡冲击仰视与斜视观测打光设备(9)和电火花气泡发生器均吊装在轨道式观测支架(2)上，且分别通过一遥控升降仪(3)调节升降，所述的气泡冲击侧视观测记录系统(14)和气泡冲击侧视观测打光设备(8)配合拍摄记录垂直方向上气泡迁移、冲击波和冰破裂的侧视图；气泡冲击仰视与斜视观测记录系统(4)通过倾斜45°放置的反光观测镜(17)与气泡冲击仰视与斜视观测打光设备(9)配合拍摄记录水平方向上的气泡射流、环形气泡和冰破裂的仰视图和斜视图；

所述的气泡冲击仰视与斜视观测记录系统(4)和气泡冲击侧视观测记录系统(14)均与智能数据采集系统(1)电连接；

四个所述限位组件(16)分别安装在实时控温透明水箱(5)的四个内壁上；

所述限位组件(16)包括L型限位座、中空支撑杆、螺纹孔调节杆和安装板，所述中空支撑杆一端与L型限位座固定连接，螺纹孔调节杆的一端穿入中空支撑杆内，另一端固定在安装板上，所述安装板粘贴在实时控温透明水箱(5)的内壁上，在中空支撑杆的另一端安装有固定螺杆，在螺纹孔调节杆上均匀开设若干螺纹孔，通过固定螺杆与某一螺纹孔的配合实现中空支撑杆与螺纹孔调节杆的连接。

2.根据权利要求1所述的一种监测气泡除冰的裂纹扩展特性的实验装置，其特征在于：所述电火花气泡发生器包括放电针(12)、放电针针柱(13)和水中电火花发生器底座(15)，所述水中电火花发生器底座(15)通过支杆由轨道式观测支架(2)横梁保持在水中，且支杆上的遥控升降仪控制电火花气泡产生装置的位置，两个放电针针柱(13)固定在水中电火花发生器底座(15)的安装臂上，两根放电针(12)分别安装在两个放电针针柱(13)上，两根放电针(12)的顶端接近相交；给电火花气泡发生器供电，使放电针(12)放电电压至所需电压，延迟过后放电针(12)会放电引起水中的爆炸气泡，气泡冲击上升对铝板(10)上的海冰试样(11)进行破坏。

3.根据权利要求2所述的一种监测气泡除冰的裂纹扩展特性的实验装置，其特征在于：气泡冲击侧视观测打光设备(8)安装在轨道式观测支架(2)的前侧，气泡冲击侧视观测记录系统(14)安装在轨道式观测支架(2)的后侧，气泡冲击侧视观测打光设备(8)与气泡冲击侧视观测记录系统(14)相正对布置，并处于一条水平线上，且与两放电针(12)的气泡产生位置位于同一条水平线上；

气泡冲击仰视与斜视观测记录系统(4)安装在轨道式观测支架(2)的左侧，气泡冲击仰视与斜视观测打光设备(9)安装在轨道式观测支架(2)的前侧且位置与反光观测镜(17)相适应，气泡冲击仰视与斜视观测记录系统(4)与两放电针(12)的气泡产生位置位于同一条水平线上。