[发明专利]冰测试装置

说明书

公开了冰测试装置。一种这样的冰测试装置是冰粘附性测试装置。该冰粘附性测试装置包括：冰粘附性测试目标物，该冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在该井中。该目标物包括位于该井的底部处的样品板以及围绕该样品板周向地定位并提供该井的侧壁的冰接合元件，并且其中，该样品板能够相对于冰接合元件旋转。该冰粘附性测试装置还包括扭矩器件，该扭矩器件用于在样品板和冰接合元件之间施加旋转扭矩。该冰粘附性测试装置还包括变送器器件，该变送器器件用于至少在积冰层从样品板分离的时刻测量旋转扭矩和/或冰上的应力。

技术领域

本发明涉及冰测试装置。在实施例中，本发明涉及一种冰粘附性测试装置。在其它实施例中，本发明涉及一种冰回流测试装置。

背景技术

当冰在诸如飞机结构的结构上形成时，其影响可能是有问题的。例如，在飞机结构上形成冰可能改变该结构的空气动力学特性并增加其重量。如果已在结构上生长的冰破裂，这可能对该结构或周围结构造成机械损坏。

因此，希望开发有效的涂层以防止或减少冰在这种结构上的形成。这些涂层被称为“憎冰(ice-phobic)”涂层。它们能够有用地应用于诸如飞机机翼的前缘、发动机叶片、或者直升机的转子叶片或风力涡轮机叶片等的结构。

当开发憎冰涂层时，必须在对其进一步开发或将其应用于结构之前针对“它是否实际上是适当地憎冰的”来评估新涂层。然而，目前对潜在憎冰涂层的有效性进行测试的方法并不令人满意。

必须测试的潜在憎冰涂层的一个特性是冰到涂层的粘附性强度。能够通过测量使冰从涂层分离所需的力来测试冰到涂层的粘附性强度。然而，现有测试技术的结果并不能准确地代表现实世界中形成的冰(特别是大气结冰)的粘附性。

与结构相比，大气冰是由冷却的或过冷的水滴冻结而形成的。所形成的冰也称为“积冰”，因为它由许多水滴形成。

用于测试冰到涂层的粘附性强度的现有技术使用通过常规冻结方法(均匀的明冰)在两个涂覆的基板之间冷却的冻结水块。该冰不代表大气冰，因而，如果其预期应用是在暴露于大气结冰的结构(例如飞机结构)上，则该测试只给出了关于潜在的憎冰涂层的性能的、有限的有用信息。

在不使用风洞的情况下，也没有令人满意的手段来模拟由“回流”形成的冰的影响和行为。这种被称为“回流重结冰”的冰是当表面的一个部分上的现有冰融化并在其它地方重新冻结时形成的冰。例如，当水滴在前缘上冻结并然后被加热系统融化而使得水回流并重新冻结时，回流重结冰可能在飞机机翼或尾翼的被加热的前缘后方形成。在加热的螺旋桨叶片上也可能形成回流重结冰。在两个示例中，都可能发生上文所述的重量增加、空气动力学性能降低和机械损伤的问题。因而，重要的是适当地研究回流重结冰的形成。

至少一些实施例的目的在于解决这些问题中的一个或多个问题。

发明内容

[第一方面]

根据本发明的第一方面，提供了一种冰粘附性测试装置，其包括：冰粘附性测试目标物，该冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在该井中，其中，冰粘附性测试目标物包括位于该井的底部处的样品板以及围绕该样品板周向地定位并提供该井的侧壁的冰接合元件，并且其中，该样品板能够相对于冰接合元件旋转；扭矩器件，该扭矩器件用于在样品板和冰接合元件之间施加旋转扭矩；以及变送器器件，该变送器器件用于至少在积冰层从样品板分离的时刻测量旋转扭矩和/或冰上的应力。

冰粘附性测试装置在以井(在使用时，积冰层被积聚在该井中)的形式提供冰粘附性测试目标物时允许积冰粘附到待测试的样品。当样品具有潜在的憎冰涂层时，与使用冻结水块的装置所能进行的测量相比，冰粘附性测试装置能够用于提供与大气冰或积冰相关的涂层特性的更精确测量。