一种人工极地冰雪跑道模拟装置及方法与流程

1.本发明属于人工极地冰雪跑道技术领域，尤其涉及一种人工极地冰雪跑道模拟装置及方法。


背景技术：

2.两极地区蕴藏丰富的可燃冰等矿产，近年来，各国对极地的科考工作愈发频繁，规模也愈发庞大，对极地运送物资、人员和装备的要求也越来越高。
3.近年来，各国普遍采用中/重型轮式运输机开展极地地区科考工作中物资和人员的运输，中/重型轮式运输机起降所需的极地冰雪跑道对所处环境和重载要求极高，而满足使用要求的自然形成的蓝冰跑道极少，几乎已全被占据，人工建设极地冰雪跑道、实现中/重型轮式运输机的航空投送能力成为在极地地区实现大规模、高效率资源运转的重要手段。
4.我国对极地的科考工作起步较晚，技术积累较少，尤其是在人工极地冰雪跑道建设上，无论是设计参数、技术手段，还是特殊施工装备等方面都基本属于空白，急需人工极地冰雪跑道模拟装置，对人工极地冰雪跑道的设计方法、施工工艺等进行试验验证，提升我国人工极地冰雪跑道的设计水平和施工水平，促进我国早日在极地实现中/重型轮式运输机的航空通航，实现我国在极地的大规模、高效率的资源运转。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种人工极地冰雪跑道模拟装置及方法，用以对人工极地冰雪跑道的设计方法、施工工艺等进行试验验证。本发明所采用的技术方案如下：一种人工极地冰雪跑道模拟装置，包括舱体、捣压器、播撒装置、热气匣、滴水舱、吹雪模块和冷却器；舱体包括左右连通的第一腔室和第二腔室，第二腔室底壁的左部开设有试验件腔，第二腔室的右部设有环式的冷却器，第二腔室的左部上下设置有吸风格栅和吸风风机组，使第二腔室的左部形成向下的气流，第一腔室的上部左右设置有出风格栅和出风风机组，使第一腔室的上部形成向左的气流，吸风风机组高于出风风机组，第二腔室左部的气流一部分向下流动吹入试验件腔，形成冻结工艺风，另一部分补充到第一腔室的上部，第一腔室上部的气流到达第一腔室左侧壁后发生折返，由第一腔室的下部向右流动，并在到达第二腔室右侧壁后发生转向，穿过冷却器向上流动，以形成循环气流；竖向支撑式滑轨组件由试验件腔向上延伸，捣压器上设有滑块组件，滑块组件与竖向支撑式滑轨组件滑动配合，试验件腔的底部铺设有电木板，工作时，捣压器受驱动上下滑动，落入试验件腔时捣击电木板上的试验件原料；第一腔室的下部设有吹雪模块，吹雪模块和出风风机组之间设有水平滑轨组件，水平滑轨组件的右端延伸至试验件腔的上方，播撒装置通过滚轮滚动设置在水平滑轨组件上，播撒装置上设有用于播撒的木屑；
第一腔室的下端设有融雪腔，融雪腔位于吹雪模块的右侧，融雪腔通过其上壁上开设的排水槽与第一腔室连通，融雪腔为导热金属腔，融雪腔上设有加热底板；试验件腔内设有热气匣和滴水舱，热气匣上设有若干热气喷射口，滴水舱上设有若干滴水针，滴水舱通过回水管与融雪腔连通。
6.进一步的，试验件腔的底部设有排水管。
7.进一步的，竖向支撑式滑轨组件的顶部设有吸风风机支撑框架，吸风格栅和吸风风机组固定在吸风风机支撑框架上。
8.进一步的，吸风风机组包括两个吸风风机。
9.进一步的，吹雪模块包括架体，所述架体上设有若干雾化喷嘴。
10.进一步的，捣压器设有若干相抵靠并组成矩阵的捣柄，所述捣柄的下端设有捣头。
11.本发明还提供了一种人工极地冰雪跑道模拟方法，依托于上述一种人工极地冰雪跑道模拟装置实现，包括以下步骤：步骤一、吸风风机组用于产生舱体内的总风量，出风风机组用于为吹雪模块提供吹雪工艺风，调节吸风风机组和出风风机组，使所述吹雪工艺风和冻结工艺风的风量满足使用需求；步骤二、吹雪模块产生水雾，并通过所述吹雪工艺风吹成雪状态，雪一部分落入电木板上，形成模拟冰雪跑道的试验件所用初雪；另一部分落在融雪腔上，吸收加热底板的热量融化，并经回水管流入滴水舱；步骤三、播撒装置向试验件腔内播撒木屑，热气匣通过热气喷射口喷射热气，滴水舱通过滴水针向试验件腔内滴水，同时冻结工艺风持续吹入试验件腔，以实现雪融化-堆积-参杂颗粒物-冻结的工艺流程；步骤四、播撒装置向左移动，捣压器上下往复运动，将参杂颗粒物的冰雪捣击压实；步骤五、保持步骤一和步骤二的状态，重复步骤三和步骤四，直至模拟人工极地冰雪跑道的试验件成型。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：吹雪模块产生水雾，通过出风风机组提供的吹雪工艺风吹成雪状态，播撒装置向试验件腔内播撒木屑，热气匣通过热气喷射口喷射热气，滴水舱通过滴水针向试验件腔内滴水，同时冻结工艺风持续吹入试验件腔，以实现雪融化-堆积-参杂颗粒物-冻结的过程，并捣压器捣击压实，即可实现人工极地冰雪跑道的试验件成型。本发明提供的人工极地冰雪跑道模拟装置及方法对于开展人工极地冰雪跑道的设计方法和施工工艺等试验验证具有很重要的应用意义，一方面可以通过模拟试验验证相关的设计和施工技术，另一方面也可以大大的缩减研究周期和施工运行成本。
附图说明
13.图1是本发明提出的人工极地冰雪跑道模拟装置试验前状态图；图2是本发明提出的人工极地冰雪跑道模拟装置试验中状态图。
14.图中：1-舱体、2-出风格栅、3-出风风机组、4-吸风风机组、5-冷却器、6-吸风格栅、7-吸风风机支撑框架、8-滑块组件、9-捣压器、10-播撒装置、11-水平滑轨组件、12-竖向支
撑式滑轨组件、13-热气喷射口、14-热气匣、15-滴水舱、16-滴水针、17-吹雪模块、18-融雪腔、19-加热底板、20-排水槽、21-回水管、22-排水管、23-电木板、24-第一腔室、25-第二腔室、26-试验件腔。
具体实施方式
15.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
16.本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺栓连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认可在现有连接方式中找到至少一种连接方式实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择螺栓连接。
17.以下将结合附图，对本发明作进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。
18.实施例一：如图1、2所示，一种人工极地冰雪跑道模拟装置，包括舱体1、捣压器9、播撒装置10、热气匣14、滴水舱15、吹雪模块17和冷却器5；舱体1包括左右连通的第一腔室24和第二腔室25，第二腔室25底壁的左部开设有试验件腔26，第二腔室25的右部设有环式的冷却器5，第二腔室25的左部上下设置有吸风格栅6和吸风风机组4，使第二腔室25的左部形成向下的气流，第一腔室24的上部左右设置有出风格栅2和出风风机组3，使第一腔室24的上部形成向左的气流，吸风风机组4高于出风风机组3，第二腔室25左部的气流一部分向下流动吹入试验件腔26，形成冻结工艺风，另一部分补充到第一腔室24的上部，第一腔室24上部的气流到达第一腔室24左侧壁后发生折返，由第一腔室24的下部向右流动，并在到达第二腔室25右侧壁后发生转向，穿过冷却器5向上流动，以形成循环气流；竖向支撑式滑轨组件12由试验件腔26向上延伸，捣压器9上设有滑块组件8，滑块组件8与竖向支撑式滑轨组件12滑动配合，试验件腔26的底部铺设有电木板23，工作时，捣压器9受驱动上下滑动，落入试验件腔26时捣击电木板23上的试验件原料；第一腔室24的下部设有吹雪模块17，吹雪模块17和出风风机组3之间设有水平滑轨组件11，水平滑轨组件11的右端延伸至试验件腔26的上方，播撒装置10通过滚轮滚动设置在水平滑轨组件11上，播撒装置10上设有用于播撒的木屑；第一腔室24的下端设有融雪腔18，融雪腔18位于吹雪模块17的右侧，融雪腔18通过其上壁上开设的排水槽20与第一腔室24连通，融雪腔18为导热金属腔，融雪腔18上设有加热底板19；试验件腔26内设有热气匣14和滴水舱15，热气匣14上设有若干热气喷射口13，滴水舱15上设有若干滴水针16，滴水舱15通过回水管21与融雪腔18连通。
19.试验件腔26的底部设有排水管22。
20.竖向支撑式滑轨组件12的顶部设有吸风风机支撑框架7，吸风格栅6和吸风风机组
4固定在吸风风机支撑框架7上。
21.吸风风机组4包括两个吸风风机。
22.吹雪模块17包括架体，所述架体上设有若干雾化喷嘴。
23.播撒装置10是公开号为cn115901166a的发明所述的可调式撒雪装置。
24.捣压器9设有若干相抵靠并组成矩阵的捣柄，所述捣柄的下端设有捣头。
25.实施例二：一种人工极地冰雪跑道模拟方法，依托于实施例一所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置实现，包括以下步骤：步骤一、吸风风机组4用于产生舱体1内的总风量，出风风机组3用于为吹雪模块17提供吹雪工艺风，调节吸风风机组4和出风风机组3，使所述吹雪工艺风和冻结工艺风的风量满足使用需求；步骤二、吹雪模块17产生水雾，并通过所述吹雪工艺风吹成雪状态，雪一部分落入电木板23上，形成模拟冰雪跑道的试验件所用初雪；另一部分落在融雪腔18上，吸收加热底板19的热量融化，并经回水管21流入滴水舱15；步骤三、播撒装置10向试验件腔26内播撒木屑，热气匣14通过热气喷射口13喷射热气，滴水舱15通过滴水针16向试验件腔26内滴水，同时冻结工艺风持续吹入试验件腔26，以实现雪融化-堆积-参杂颗粒物-冻结的工艺流程；步骤四、播撒装置10向左移动，捣压器9上下往复运动，将参杂颗粒物的冰雪捣击压实；步骤五、保持步骤一和步骤二的状态，重复步骤三和步骤四，直至模拟人工极地冰雪跑道的试验件成型。
26.吹雪模块17产生水雾，通过出风风机组3提供的吹雪工艺风吹成雪状态，播撒装置10向试验件腔26内播撒木屑，热气匣14通过热气喷射口13喷射热气，滴水舱15通过滴水针16向试验件腔26内滴水，同时冻结工艺风持续吹入试验件腔26，以实现雪融化-堆积-参杂颗粒物-冻结的过程，并捣压器9捣击压实，即可实现人工极地冰雪跑道的试验件成型。本发明提供的人工极地冰雪跑道模拟装置及方法对于开展人工极地冰雪跑道的设计方法和施工工艺等试验验证具有很重要的应用意义，一方面可以通过模拟试验验证相关的设计和施工技术，另一方面也可以大大的缩减研究周期和施工运行成本。随着极地探索和极地大规模航空运输需求的不断增加，人工极地冰雪跑道模拟装置受到愈来愈多的重视，该模拟装置的重要性愈发凸显，其应用前景十分广阔。
27.以上实施例只是对本发明的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本发明的精神实质，都在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种人工极地冰雪跑道模拟装置，其特征在于：包括舱体（1）、捣压器（9）、播撒装置（10）、热气匣（14）、滴水舱（15）、吹雪模块（17）和冷却器（5）；舱体（1）包括左右连通的第一腔室（24）和第二腔室（25），第二腔室（25）底壁的左部开设有试验件腔（26），第二腔室（25）的右部设有环式的冷却器（5），第二腔室（25）的左部上下设置有吸风格栅（6）和吸风风机组（4），使第二腔室（25）的左部形成向下的气流，第一腔室（24）的上部左右设置有出风格栅（2）和出风风机组（3），使第一腔室（24）的上部形成向左的气流，吸风风机组（4）高于出风风机组（3），第二腔室（25）左部的气流一部分向下流动吹入试验件腔（26），形成冻结工艺风，另一部分补充到第一腔室（24）的上部，第一腔室（24）上部的气流到达第一腔室（24）左侧壁后发生折返，由第一腔室（24）的下部向右流动，并在到达第二腔室（25）右侧壁后发生转向，穿过冷却器（5）向上流动，以形成循环气流；竖向支撑式滑轨组件（12）由试验件腔（26）向上延伸，捣压器（9）上设有滑块组件（8），滑块组件（8）与竖向支撑式滑轨组件（12）滑动配合，试验件腔（26）的底部铺设有电木板（23），工作时，捣压器（9）受驱动上下滑动，落入试验件腔（26）时捣击电木板（23）上的试验件原料；第一腔室（24）的下部设有吹雪模块（17），吹雪模块（17）和出风风机组（3）之间设有水平滑轨组件（11），水平滑轨组件（11）的右端延伸至试验件腔（26）的上方，播撒装置（10）通过滚轮滚动设置在水平滑轨组件（11）上，播撒装置（10）上设有用于播撒的木屑；第一腔室（24）的下端设有融雪腔（18），融雪腔（18）位于吹雪模块（17）的右侧，融雪腔（18）通过其上壁上开设的排水槽（20）与第一腔室（24）连通，融雪腔（18）为导热金属腔，融雪腔（18）上设有加热底板（19）；试验件腔（26）内设有热气匣（14）和滴水舱（15），热气匣（14）上设有若干热气喷射口（13），滴水舱（15）上设有若干滴水针（16），滴水舱（15）通过回水管（21）与融雪腔（18）连通。2.根据权利要求1所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置，其特征在于：试验件腔（26）的底部设有排水管（22）。3.根据权利要求1所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置，其特征在于：竖向支撑式滑轨组件（12）的顶部设有吸风风机支撑框架（7），吸风格栅（6）和吸风风机组（4）固定在吸风风机支撑框架（7）上。4.根据权利要求3所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置，其特征在于：吸风风机组（4）包括两个吸风风机。5.根据权利要求1所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置，其特征在于：吹雪模块（17）包括架体，所述架体上设有若干雾化喷嘴。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置，其特征在于：捣压器（9）设有若干相抵靠并组成矩阵的捣柄，所述捣柄的下端设有捣头。7.一种人工极地冰雪跑道模拟方法，依托于权利要求1-6任一项所述的一种人工极地冰雪跑道模拟装置实现，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、吸风风机组（4）用于产生舱体（1）内的总风量，出风风机组（3）用于为吹雪模块（17）提供吹雪工艺风，调节吸风风机组（4）和出风风机组（3），使所述吹雪工艺风和冻结工艺风的风量满足使用需求；步骤二、吹雪模块（17）产生水雾，并通过所述吹雪工艺风吹成雪状态，雪一部分落入电
木板（23）上，形成模拟冰雪跑道的试验件所用初雪；另一部分落在融雪腔（18）上，吸收加热底板（19）的热量融化，并经回水管（21）流入滴水舱（15）；步骤三、播撒装置（10）向试验件腔（26）内播撒木屑，热气匣（14）通过热气喷射口（13）喷射热气，滴水舱（15）通过滴水针（16）向试验件腔（26）内滴水，同时冻结工艺风持续吹入试验件腔（26），以实现雪融化-堆积-参杂颗粒物-冻结的工艺流程；步骤四、播撒装置（10）向左移动，捣压器（9）上下往复运动，将参杂颗粒物的冰雪捣击压实；步骤五、保持步骤一和步骤二的状态，重复步骤三和步骤四，直至模拟人工极地冰雪跑道的试验件成型。

技术总结
一种人工极地冰雪跑道模拟装置及方法，属于人工极地冰雪跑道技术领域，本发明为了解决人工极地冰雪跑道的设计方法、施工工艺等进行试验无法验证的问题。装置包括舱体，舱体的底部设有试验件腔，舱体内设有形成吹雪工艺风的出风风机组和形成冻结工艺风的吸风风机组、向试验件腔提供雪的吹雪模块、向试验件腔提供木屑的播撒装置、向试验件腔提供水滴的融雪腔、上下滑动捣击试验件腔内雪和木屑的捣压器，实现雪融化-堆积-参杂颗粒物-冻结的工艺流程，以形成压实成型的试验件。本发明可实现人工极地冰雪跑道的试验件成型，对于开展人工极地冰雪跑道的设计方法和施工工艺等试验验证具有很重要的应用意义。很重要的应用意义。很重要的应用意义。


技术研发人员：马占元 秦望舒 秦加成
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所
技术研发日：2023.08.16
技术公布日：2023/10/19