【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高速水射流破冰，具體涉及一種長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置。
技術介紹
1、隨著全球氣候變暖與冰蓋的消融，極地航道的開辟與資源探索成為可能，但海冰的存在導致極地作業難度過大，目前對冰的力學變形機理與相互作用力問題研究尚不成熟，也并沒有形成一套完整、高效、可行的極地破冰技術體系。當前主要應用的破冰手段包括爆破破冰，機械破冰，破冰船沖撞等方法，但這些方法存在環境污染，效率低等問題，具有一定局限性。
2、水射流技術主要用于礦山開采、隧道建設等領域，它通過高壓噴射流體來切割和破碎巖石。相較于傳統的爆破和機械破碎方法，水射流破巖技術有環境影響小，控制精準，工作效率高等優勢。在極地海上環境，高速水射流產生的巨大沖擊力能對大塊冰體造成理想可控破壞，并可隨時補充射流用水。因此，水射流技術可作為一種全新手段應用于破冰領域，從而需要一套適用于淹沒及非淹沒等工況條件下，可調整不同實驗參數的射流破冰實驗裝置，以便于對水射流破冰模式與破壞機理展開研究。
3、經檢索，現有申請日期為2019.08.20、申請號為201910767721.8的中國專利技術專利公開了一種用于高速水射流破冰實驗的實驗裝置，所述的裝置可分析不同參數對于高速水射流與冰面耦合作用過程中冰板毀傷特性的影響。此外，現有申請日期為2023.03.31、申請號為202320684811.2的中國技術專利公開了一種用于高速水射流破冰實驗的實驗裝置，所述的裝置可以分析沖擊過程中冰面受力的大小，在不同參數情況下冰面出現彎曲或者剪切破壞時冰面的破損以及裂紋
技術實現思路
1、針對現有水射流破冰實驗裝置尺度較小，無法提供長靶距淹沒實驗環境，難以實現對大尺寸冰體的射流實驗研究，并且只能進行射流沖擊研究，而無法滿足射流切割冰體實驗要求的技術問題，本專利技術提供一種長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用了如下的技術方案：
3、一種長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，包括大型淹沒腔、承重平臺、靶體裝載系統和移動系統，所述大型淹沒腔用于通過注水提供長靶距淹沒射流環境，所述承重平臺用于支撐大型淹沒腔和移動系統，所述靶體裝載系統固定設置在大型淹沒腔頂部用于裝載靶體，所述移動系統用于調整射流靶距、切割速度、入射角度在內的射流實驗參數，并控制本系統中的設備在調整后的射流實驗參數下運行，以對所述靶體裝載系統上裝載的靶體進行射流沖擊或切割實驗。
4、與現有技術相比，本專利技術提供的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，通過大型淹沒腔提供長靶距淹沒射流環境，通過移動系統調整射流靶距、切割速度、入射角度在內的射流實驗參數，以提供不同射流靶距與切割速度等參數下的淹沒射流切割冰體實驗研究條件，并通過移動系統控制本系統中的設備在調整后的射流實驗參數下運行，以對靶體裝載系統上裝載的靶體進行射流沖擊或切割實驗，實現水射流在淹沒或非淹沒工況下切割冰體的相關實驗。本實驗裝置能模擬真實環境，操作簡單，效果直觀，安全性高，為水射流破冰領域研究提供了創新性實驗設備。
5、進一步，所述大型淹沒腔包括由金屬方管焊接而成的中空框架，所述框架底部焊接在承重平臺上，所述框架的側壁安置有透明玻璃，所述框架的內部中央設置有承載板，所述承載板底部的四個角落固定有承載柱，所述承載柱下端與框架底部焊接，所述承載板上開設便于射流作用于靶體的第一切割槽。
6、進一步，所述框架的后壁底部開設有排水口，所述排水口上連接有排水管，所述排水口處還設有開關排水閥。
7、進一步，所述承重平臺包括用于支撐大型淹沒腔的承重板，所述承重板底部的四個角落固定有承重座，所述承重板表面的四個角落固定有用于支撐移動系統的承重柱。
8、進一步，所述靶體裝載系統包括內部中空的靶體盒，所述靶體盒的正面也安置有透明玻璃，所述靶體盒的頂部固定有頂板，所述頂板上連接有提升環，所述靶體盒的下部固定有底板，所述底板固定設置在大型淹沒腔頂部，所述靶體盒內部夾持裝載有靶體，所述靶體下方的底板上開設有便于射流作用于靶體的第二切割槽。
9、進一步，所述頂板通過固定螺栓固定在靶體盒頂部，所述底板也通過固定螺栓固定在大型淹沒腔頂部。
10、進一步，所述靶體盒內部對稱設有對靶體進行夾持的兩塊鋼性夾持板，所述鋼性夾持板的外壁固定連接有拉桿，所述拉桿的外端伸出靶體盒固定連接有拉環，所述靶體盒內壁和鋼性夾持板之間的拉桿上套設有壓緊彈簧。
11、進一步，所述移動系統包括固定在承重平臺上的橫梁和控制箱，所述橫梁上設置有可相對橫梁左右移動的橫向移動組件，所述橫向移動組件上設置有可相對橫向移動組件上下移動的上下移動組件，所述上下移動組件底部固定設置有噴嘴夾持器，所述噴嘴夾持器上通過噴嘴固定螺栓設置有噴嘴及與噴嘴內部連通的射流管路，所述控制箱內設有控制器，所述控制器通過線路與橫向移動組件和上下移動組件電連接以控制組件移動，所述橫向移動組件的左右移動和上下移動組件的上下移動范圍均不小于1000mm。
12、進一步，所述噴嘴可通過噴嘴固定螺栓調節噴嘴入射角度。
13、進一步，所述控制箱內通過導線連接有發生意外情況需要立刻斷開電源停止設備運行的急停閥。
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1.一種長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，包括大型淹沒腔、承重平臺、靶體裝載系統和移動系統，所述大型淹沒腔用于通過注水提供長靶距淹沒射流環境，所述承重平臺用于支撐大型淹沒腔和移動系統，所述靶體裝載系統固定設置在大型淹沒腔頂部用于裝載靶體，所述移動系統用于調整射流靶距、切割速度、入射角度在內的射流實驗參數，并控制本系統中的設備在調整后的射流實驗參數下運行，以對所述靶體裝載系統上裝載的靶體進行射流沖擊或切割實驗。
2.根據權利要求1所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述大型淹沒腔包括由金屬方管焊接而成的中空框架，所述框架底部焊接在承重平臺上，所述框架的側壁安置有透明玻璃，所述框架的內部中央設置有承載板，所述承載板底部的四個角落固定有承載柱，所述承載柱下端與框架底部焊接，所述承載板上開設便于射流作用于靶體的第一切割槽。
3.根據權利要求2所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述框架的后壁底部開設有排水口，所述排水口上連接有排水管，所述排水口處還設有開關排水閥。
4.根據權利要求1所述的長
5.根據權利要求1所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述靶體裝載系統包括內部中空的靶體盒，所述靶體盒的正面也安置有透明玻璃，所述靶體盒的頂部固定有頂板，所述頂板上連接有提升環，所述靶體盒的下部固定有底板，所述底板固定設置在大型淹沒腔頂部，所述靶體盒內部夾持裝載有靶體，所述靶體下方的底板上開設有便于射流作用于靶體的第二切割槽。
6.根據權利要求5所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述頂板通過固定螺栓固定在靶體盒頂部，所述底板也通過固定螺栓固定在大型淹沒腔頂部。
7.根據權利要求5所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述靶體盒內部對稱設有對靶體進行夾持的兩塊鋼性夾持板，所述鋼性夾持板的外壁固定連接有拉桿，所述拉桿的外端伸出靶體盒固定連接有拉環，所述靶體盒內壁和鋼性夾持板之間的拉桿上套設有壓緊彈簧。
8.根據權利要求1所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述移動系統包括固定在承重平臺上的橫梁和控制箱，所述橫梁上設置有可相對橫梁左右移動的橫向移動組件，所述橫向移動組件上設置有可相對橫向移動組件上下移動的上下移動組件，所述上下移動組件底部固定設置有噴嘴夾持器，所述噴嘴夾持器上通過噴嘴固定螺栓設置有噴嘴及與噴嘴內部連通的射流管路，所述控制箱內設有控制器，所述控制器通過線路與橫向移動組件和上下移動組件電連接以控制組件移動，所述橫向移動組件的左右移動和上下移動組件的上下移動范圍均不小于1000mm。
9.根據權利要求8所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述噴嘴可通過噴嘴固定螺栓調節噴嘴入射角度。
10.根據權利要求8所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述控制箱內通過導線連接有發生意外情況需要立刻斷開電源停止設備運行的急停閥。
...【技術特征摘要】
1.一種長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，包括大型淹沒腔、承重平臺、靶體裝載系統和移動系統，所述大型淹沒腔用于通過注水提供長靶距淹沒射流環境，所述承重平臺用于支撐大型淹沒腔和移動系統，所述靶體裝載系統固定設置在大型淹沒腔頂部用于裝載靶體，所述移動系統用于調整射流靶距、切割速度、入射角度在內的射流實驗參數，并控制本系統中的設備在調整后的射流實驗參數下運行，以對所述靶體裝載系統上裝載的靶體進行射流沖擊或切割實驗。
2.根據權利要求1所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述大型淹沒腔包括由金屬方管焊接而成的中空框架，所述框架底部焊接在承重平臺上，所述框架的側壁安置有透明玻璃，所述框架的內部中央設置有承載板，所述承載板底部的四個角落固定有承載柱，所述承載柱下端與框架底部焊接，所述承載板上開設便于射流作用于靶體的第一切割槽。
3.根據權利要求2所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述框架的后壁底部開設有排水口，所述排水口上連接有排水管，所述排水口處還設有開關排水閥。
4.根據權利要求1所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述承重平臺包括用于支撐大型淹沒腔的承重板，所述承重板底部的四個角落固定有承重座，所述承重板表面的四個角落固定有用于支撐移動系統的承重柱。
5.根據權利要求1所述的長靶距淹沒條件下射流切割冰體的實驗裝置，其特征在于，所述靶體裝載系統包括內部中空的靶體盒，所述靶體盒的正面也安置有透明玻璃，所述靶體盒的頂部固定有頂板，所述頂板上連接有提升環，所述靶體盒的下部固...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葛彬彬，盧義玉，葛兆龍，周哲，鄧青林，賈云中，張宏偉，陳翾屹，葛榮政，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
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