清除薄壁构件表面上附着物的方法及装置的制作方法

xiaoxiao2020-6-25  10

专利名称:清除薄壁构件表面上附着物的方法及装置的制作方法
技术领域
本发明涉及清除薄壁构件表面上附着物的方法及装置,可特别成功地用于清除薄壁构件表面-例如,飞机机翼、船舶及其它运输设备壳体表面上的冰。
以前其他许多人提出来的清除薄壁构件表面上的冰的装置中,都要有产生电磁脉冲的设备和把它沿着被清理的壁面安装在紧靠着该壁面的装置,以便使上述脉冲能靠近壁面,并且作用在壁面上,使壁面产生弹性变形(美国专利3,549,964,ЛebuH等)。其实质是借助于连续的单次电磁、液压或气动的脉冲的总能源形成了扩散的弹性变形波。
装置中的弯曲变形波,从总能源向外扩散时,其作用的强度随着远离点能源的程度而急剧下降。对于线性的柱面波来说,扩散波强度的下降与离开点能源的距离成正比。对非线性波,扩散波的强度随着远离点能源的程度下降得更快。其结果是,在距离点能源只有50毫米处,强度就下降了二分之一,因而必须显著增大点能源的功率,而这样作就可能引起外壳板的危险的残余变形。另一方面,也不希望增加点能源的数量,因为这会增加重量和结构零件的机械应力。
本发明的任务是创造一种保证弹性变形的强度沿被清除的表面均匀分布的、激起弹性变形的方法,以及研制出实现上述方法的装置。
所提出的任务是这样解决的即一种清除薄壁构件表面上的附着物的方法,它借助于激起连续单个力脉冲,使构件壁上产生弹性变形,按照本发明,在沿着包容被清理区的外形的各相对各点上,同步地激起同样的许多单个力脉冲,结果,在被清理区中,朝向外形内部的、许多互相交会干涉的弹性变形波之间互相协同工作。
这种方法保证被清理表面区的中心部分的变形波的强度在实际上是均匀的,并且在清理区边缘部分的变形波强度与中心部分相比只降低了三分之二,而如果采用以往公知的方法,则边缘部分的强度要降低十分之九,所以采用本发明提出的方法能保证均匀地清理表面区域。
最好是在沿着封闭的外形的各点上激起许多单个脉冲的同时,同步地在该封闭外形的中心激起与之相同的单个脉冲,并且使其所产生的扩散的弹性变形波和与它交会的弹性变形波协同工作,并且与它相互干涉。这样就能保证进一步增强作用在整个被清理区面积上的、别是在其边缘部分上的力。
这种清除附着物的方法可以利用下述装置来实现,这种装置具有产生力脉冲的电磁能源,此力脉冲传递到上述的薄壁上,使其产生弹性变形,根据本发明,这种装置还配备有能源机械力的波导管,此波导管具有包容清理区的几个相对的组成部分,各部分对称地布置,并与总的力脉冲源连接,以便同步地在各相对的部分激起单个脉冲,结果,就在被清理的壁上产生了互相交会、干涉的弹性变形波。
上述装置结构简单,便于安装使用。
这种装置的波导管可以做成环,在环的一个端面上的中心配置有圆盘,圆盘与电磁能源相接,并且用对称布置的连接条与环连接。为了在被清理部分上更均匀地分配能量,最好在环的中心配置一个力脉冲的点能源。
清理细长的表面时,最好把波导管作成一对平行的支管,支管的一端和与力脉冲源相接的圆盘连接,另一端互相连接。或者用另一种方式,波导管作成两对支管,这两对支管从与力脉冲源相接的圆盘向两个相反的方向伸展,并且每一对支管本身互相连接。
实施本发明的另一个方案是把波导管作成三个扇形片,均匀地分布在沿着三个假想扇形的圆周的长度上,并且连接条与设置在中央的、与力脉冲源相接的圆盘连接。
波导管的圆盘可以用非磁性材料制作,在这种情况下,力脉冲的电磁能源由感应线圈和布置在感应线圈和隔板之间的、由导电材料制成的平板所组成。在另一个方案中,波导管的圆盘由导磁材料制成,而这时的力脉冲的电磁能源由感应线圈和圆盘本身所组成。并且,在两种情况下,感应线圈都与放电装置接通。
另一种方案是波导管用导电材料作成椭圆形的环,而力脉冲源由这种环和椭圆形的感应线圈组成。
下面参照附图通过阐述实施本发明的具体方案(但这些方案并不限定本发明)进一步说明本发明。附图中

图1是本发明清除薄壁构件表面上附着物的装置的示意剖视图;
图2是图1所示装置波导管的侧视图;
图3是表示弹性变形的强度分布与离开被清理表面区中心的距离的关系曲线图,其中Ⅰ是以百分比表示的弹性变形强度;
图4是以往公知装置的类似图3的关系曲线图,其中Ⅰ也是以百分比表示的弹性变形强度;
图5是波导管的另一种结构方案;
图6是带有平行支管的波导管的结构方案;
图7是图6的Ⅻ-Ⅻ剖面图;
图8是安装在被清除的壁板上的本发明的装置;
图9是放大的图8中的Ⅸ-Ⅸ剖面;
图10是放大的图8中的Ⅹ-Ⅹ剖面;
图11是本发明清除装置的另一个实施方案。
首先让我们分析本发明清除被清理表面上附着物的装置的一个实施方案及其作用原理,由此就可以清楚地了解本发明方法的实质。
由图1和图2可见,本发明清除附着物装置包括单个力脉冲源1和波导管2,波导管的作用是把力脉冲源1的脉冲传到薄壁零件4表面的被清理区3上去,并在该区激发弹性变形波。从图1中可以清楚地看到,单个脉冲源1实质上是一种把电脉冲转化成力脉冲的转换器,它由设置在绝缘壳体6内的感应线圈5所组成。用导电材料制作的平板7紧紧地嵌在壳体6上。感应线圈5的电源可以使用普通的电脉冲电源(图1、2中未示出),但任何一个本专业的技术人员都很明白这种电脉冲电源的构造,例如,在本发明说明书中曾经引用过的,ЛebuH等人的美国专利3,549,964的图1中就示出了它的构造。
和这种力脉冲源相配合,采用了由不良导体或非导电材料(如钢)制作的波导管2。
由图1和图2可以清楚看出波导管2是一个包围着被清理区3的环8。在环8的与紧挨着被清理表面的端面相对的端面上,设置了用非导电材料制作的圆盘9,此圆盘9用几条径向的连接条10与环8相连。环8、圆盘9和连接条10作成一个整体,以保证波导管具有传递机械力的最佳条件。各连接条10都是径向布置,并且互相垂直。这种结构的波导管可以用对钢制圆柱形毛坯进行车削加工来制造。
脉冲源1用它的平板7安装在圆盘9上,并固定在托架11上。
现在来研究上述装置的工作原理,由此即可清楚地明了本发明方法的实质。
当电脉冲输入感应线圈5时,便在平板7中产生力脉冲,此力脉冲传到波导管2的圆盘9上,并通过径向连接条传到波导管的环8。这些单个脉冲作用在薄壁零件4上,使零件4中产生弹性变形,弹性变形一部分向环8的外面传播,一部分向环8的里面传播。因此,弹性变形是以迎面而来的交会的干涉波的形式向环8内传播的,当这些交会的弹性变形干涉波协同工作时,它们的强度分布就能达到与图3中所表示的曲线相符的程度。
由图3可见,弹性变形的强度(Ⅰ)均匀地分布在整个被清理区的面积上,在边缘上的强度只降低三分之二。然而,当采用扩散波时,由图4可知,沿边缘部分的强度下降了十分之九。这就意味着,按照本发明的方法,所需要的功率的峰值与以往公知的方法相比,大约可降低到三分之一。
如图安装一个如果1中所示的辅助力脉冲源12,就能更进一步改善被清理区中心的强度分布。这个力脉冲源可以做成类似ЛebuH等在美国专利3,549,964中所描述的,产生与薄壁零件相互作用并造成弹性变形波的电磁脉冲发生器。只是必需这样来选择脉冲源12的脉冲,即由它所激起的弹性变形波与脉冲源1所造成的弹性变形波互相干涉。
仔细研究上面所描述的清除薄壁零件表面附着物的装置就可以明了,本发明方法的特征在于,沿着包围被清理区的外形,在本实施例中是沿着圆周,同步地在相对各点上激起同样的单个力脉冲。这时产生的弹性变形是交会的干涉波,这样就保证了在整个被清理区上的力是均匀分布的。
以上分析了具有由非导电材料制成的波导管和与这种情况相适应的脉冲源的装置的实施方案。当采用波导管由导电材料制作的方案时,力脉冲源与上述方案的区别在于它没有平板7,平板7的功能由波导管的圆盘来完成。
清除薄壁构件表面上附着物的装置还可以有各种不同结构的实施方案。其中,例如与图1中的波导管相似,图5是由三个扇形片13组成的波导管的示意图,这三个扇形片用三根连接条14与用来安装力脉冲源的圆盘15相连。三个扇形片13布置在圆周上,当安装在薄壁零件的被清理区上时,这三个扇形片便在清理区内造成呈交会的干涉波形态的弹性变形。
图6是有平行支管16的波导管的示意图,各支管与圆盘17相连,圆盘的横断面的形状示于图7,这种形状与被清理零件的外形,例如飞机机翼的轮廓相符。各支管16分别包围一个用该装置来清理的空间18。此时,在平行的支管之间形成交会的弹性振动的干涉波。
从图8到图10是清除附着物装置的又一个实施方案的示意图,它有带两对平行支管19和20(图8、图9)的波导管,这两对支管都和截面呈抛物线形的圆盘21(图9)相连,圆盘21支承安装在托架23上的抛物线形的感应线圈22。
最后,本发明的装置也可以作成如图11所示的椭圆环24,椭圆环上配备有形状与此环的椭圆形外形相同的椭圆形感应线圈25,感应线圈装在外壳26里。
本发明的清除薄壁构件表面上的附着物的装置可以用于清除飞机机翼罩壳上的冰,船舶外壳上的冰,以及火车车厢和其它运输工具外壁上的冰。
权利要求
1.一种清除薄壁构件表面附着物的方法,它借助于激起连续单个力脉冲在上述薄壁上产生弹性变形,其特征在于在沿着包容被清理的表面区外形的各相对的点上,同步地激起同样的许多单个脉冲,结果,朝向外形内部的许多交会干涉的弹性变形波之间互相协同工作。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于在沿着封闭的外形的各点上激起许多单个脉冲的同时,同步地在该封闭外形的中心激起与之相同的单个脉冲,并且使其所产生的扩散的弹性变形波和它交会的弹性变形波互相协同工作,并与它相互干涉。
3.一种清除薄壁构件表面附着物的装置,包括产生力脉冲的电磁能源(1),此力脉冲传递到上述薄壁(4)上,使其产生弹性变形,其特征在于它还配备有能源(1)产生的机械力的波导管(2),此波导管具有包容着被清理区(3)的几个相对的组成部分,各部分对称地布置,并与总的力脉冲源(1)连接,以便同步地在各相对部分激起单个脉冲,结果,就在被清理的壁上产生了互相交会干涉的弹性变形波。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于波导管作成一个环(8),在环中心的一个端面上配置一块圆盘(9),圆盘与电磁能源(5)相接,并且用对称布置的连接条(10)与环(8)连接。
5.如权利要求3所述的装置,其特征在于波导管作成一对平行的支管(16),支管的一端和与力脉冲源相接的圆盘(17)连接,另一端则互相连接。
6.如权利要求3所述的装置,其特征在于波导管作成两对支管(19、20),这两对支管从与力脉冲源(22)相接的圆盘(21)向两个相反的方向伸展,并且每一对支管在端部互相连接。
7.如权利要求3所述的装置,其特征在于波导管作成三个扇形片(13),均匀地分布在沿着三个假想扇形的圆周的长度上,并用连接条(14)与设置在中心的、与力脉冲源相接的圆盘(15)连接。
8.如权利要求4所述的装置,其特征在于在环(8)的中心,在予定用来安装在被清理构件上的那一面配置一个与力脉冲源(1)的脉冲相同的力脉冲源(12),并且所产生的脉冲与其同步。
9.如权利要求4、5、6、7中任一项所述的装置,其特征在于波导管的圆盘(9)用非导电材料制作,而力脉冲的电磁能源由与电流的供电源相连的电磁线圈及布置在感应线圈与圆盘之间的、用导电材料制成的平板(7)所组成。
10.如权利要求4、5、6、7中任意一项所述的装置,其特征在于波导管的圆盘(17、21)用导电材料制作,而力脉冲的电磁能源由与电流的供电源相连的电磁线圈及相应的圆盘组成。
11.如权利要求3所述的装置,其特征在于波导管用导电材料作成一个椭圆环(24),而力脉冲源由这个环(24)和直接安装在这个环上并与电流的供电源相连的椭圆形感应线圈(25)组成。
全文摘要
借助于沿被清理表面的外形在其相对的各点上同步地激起相同的单个脉冲,在被清理的薄壁构件上造成交会的弹性变形波。为实施这一方法,采用了与波导管(2)相配合的力脉冲电磁能源(1),波导管是带有圆盘(9)的环(8)把力脉冲传给被清理的构件(4),圆盘用来安装电磁能源(1)并用连接条(10)与环相连。
文档编号B08B7/02GK1049635SQ9010392
公开日1991年3月6日 申请日期1990年4月13日 优先权日1989年4月13日
发明者伊戈尔·阿纳托利耶维奇·莱温 申请人:梅若特雷斯·弗尼特伦彻中心“英波尔斯”

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