[发明专利]防除冰装置及基于该装置的防除冰控制方法

说明书

一种防除冰装置及基于该装置的防除冰控制方法，包括防除冰薄膜、冰层厚度检测单元及控制单元，所述防除冰薄膜包括柔性基底、电热材料层及压电材料层，所述电热材料层及所述压电材料层设置于所述柔性基底上，所述冰层厚度检测单元检测防除冰薄膜上的结冰程度，并将结冰程度传递至所述控制单元，所述控制单元根据不同的结冰程度至少控制所述电热材料层及所述压电材料层两者中的其中之一进行防除冰作业。该防除冰装置能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除。

技术领域

本发明涉及防除冰领域，尤其是一种防除冰装置及基于该防除冰装置的防除冰控制方法。

背景技术

结冰是一种非常常见的天气现象。是指在低温环境中，水汽等液体在物体表面上聚集凝固从而形成固态冰层的过程。这种通常为人所常见的物理现象却对日常的交通输运，生活保障产生了重大的安全隐患。

举例来说，飞机就饱受结冰现象的困扰。我们知道民航客机或者是军用飞机日常的飞行高度在6000米以上，甚至也有可能到10000米以上。而在这种高度环境下，周围的环境温度通常在零下30度以上，这远远低于水汽的凝固点0度，因而飞机在飞行时，大气中的过冷水滴撞击到飞机部件后非常容易在其表面形成结冰层。而这种冰层的形成是造成飞行安全事故的主要隐患之一，尤其是在在机翼、尾翼、旋翼、进气道、风挡玻璃、天线罩、仪表传感器等部件表面发生结冰现象。如在机翼上表面的结冰将直接导致飞机空气动力学性能的恶化，这种重量的增加和气动外形的破坏降低了飞机的安全性和操纵性，附着于机翼表面且粗糙度较大的冰霜层能够改变绕流流场，破坏气动性能，可造成最大升力降低32%，阻力增加40%的后果，并会引起飞机失速迎角减少，造成在发出失速报警前提前失速，对飞行安全造成了很大的威胁。因结冰而引发的飞行事故屡见不鲜，严重的结冰甚至可以导致机毁人亡。

而另一个重要的例子就是高压电输电导线表面的防除冰需求。我们知道高压输电线路通常是由近10cm外径的高纯铜、铝、钢芯铝绞线外裹厚实绝缘橡胶制成的，其重量非常大，如12/21KV规格的高压电缆，其重量达到了3.81t/km。而为了保证不对人们的正常生活产生影响，通常又需要搭建数十米的输电铁塔进行承载。这种悬空的高压输电策略对电缆的整体质量是非常敏感的。所以对于高压电缆来说，其表面的防除冰也是一个非常重要且迫切的问题。

因此，进行防冰、除冰研究，具有非常重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种防除冰装置及基于该防除冰装置的防除冰控制方法，该防除冰装置能够较好地防止冰层的产生，并能够在冰层产生后较好地对冰层进行去除。

本发明提供了一种防除冰装置，包括防除冰薄膜、冰层厚度检测单元及控制单元，所述防除冰薄膜包括柔性基底、电热材料层及压电材料层，所述压电材料层由因通电而变形的无机压电晶体、压电陶瓷或有机压电材料制成所述电热材料层及所述压电材料层通过丝网印刷、卷对卷印刷、喷墨打印或贴附的方式固定于所述柔性基底上，所述冰层厚度检测单元检测防除冰薄膜上的结冰程度，并将结冰程度传递至所述控制单元，所述控制单元根据不同的结冰程度至少控制所述电热材料层及所述压电材料层两者中的其中之一进行防除冰作业，所述电热材料层及所述压电材料层分别设置于所述柔性基底的两个侧面上，所述防除冰薄膜还包括疏水蒙皮，所述疏水蒙皮、所述电热材料层、所述柔性基底及所述压电材料层层叠设置，所述防除冰薄膜还包括粘合层，所述粘合层设置于所述柔性基底远离所述疏水蒙皮的一侧。

进一步地，所述控制单元内设置有第一阈值及第二阈值，当结冰程度小于所述第一阈值时，所述控制单元控制所述电热材料层进行工作；当结冰程度大于所述第一阈值但小于所述第二阈值时，所述控制单元控制所述压电材料层进行工作；当结冰程度大于所述第二阈值时，所述控制单元同时控制所述压电材料层及所述电热材料层进行工作。