一种军用机场路面除冰装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种军用机场路面除冰装置，包括冰层厚度传感器（3）、前置放大器（4）、信号接收器（5）、程序控制器（6）、超声波发生器（7）、功率放大器（8）、执行器（9），利用超声波产生瞬时的局部高功率密度克服冰层与路面的粘附力，先将冰层与路面剥离，然后再用普通清扫装置清扫即可完成除冰工作，与加热、机械、几何除冰方式相比，具有能耗低、无污染、效率高的特点，因此具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种军用机场路面除冰装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及除冰装置【技术领域】，具体涉及一种军用机场路面除冰装置。
【背景技术】
[0002]军用机场是空军的日常训练以及战时作战的基本保证。冬季的降雪会造成机场路面积雪结冰，如果不及时除去，会导致飞机无法正常起飞和降落，直接影响日常训练和作战能力，甚至导致飞行事故。因此，机场除冰是低温环境下保障飞机正常起降的一项重要工作。世界各国都非常关注除冰工作的研究。迄今为止，已发展出一系列的除冰技术。如:根据作业机理不同，可分为物理、化学和机械除冰法等。
[0003]物理除冰法为给凝结在机场表面的冰层直接加热使积冰融化以实现除冰的目的，主要包括:电加热、微波加热、激光加热、红外线加热等方式。该方法原理简单，发展较早，但存在效率低，能耗大等缺点，而且融化成水的冰在温度较低的环境下又会再次结冰，影响除冰的效果。
[0004]化学除冰法通过给路面撒布适量的防冻剂或融雪剂，如:盐(NaCl，CaC12)或其它新型融雪剂，使路面冰雪融化，并可避免融化后冰雪再次凝结。但事实上融雪剂在气温较高、降雪量不大时，效果较明显；当气温较低、降雪量较大时，效果不佳。另一方面，大多数融雪剂腐蚀性较强，如钠盐融雪剂，易造成水泥混凝土路面的表层脱落，使路面质量受损而缩短使用寿命。而几乎没有腐蚀损害的有机融雪剂成本太高，不利于推广应用。
[0005]机械除冰法是通过机械装置直接作用于冰雪，使冰雪与路面分离的清除方法。按作用方式可分为振动式、静碾压裂式、柔性链条击打式、铲剁式、高压水射流等类型。该类方法对大量的积雪、积冰清除效率高、成本低、无污染，广泛用于冰雪量较大的场合。但该类方法除净率较低，如为避免损伤路面，铲车等往往只能将离路面一定高度以上的积冰清除，而剩下与路面结合紧密的一层相对较薄的积冰，清除起来非常困难。
[0006]综上所述，现存机场除冰方法均存在不同程度的不足，迫切需要一种能够高效、环保、经济地清除机场路面积冰的新方法。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、高效便捷，并且特别适合军用机场使用的路面除冰装置。
[0008]为解决以上技术问题，本发明的技术方案是:一种军用机场路面除冰装置，其特征在于:包括冰层厚度传感器、前置放大器、信号接收器、程序控制器、超声波发生器、功率放大器、执行器；
所述冰层厚度传感器设置在机场路面上，用于探测路面的结冰程度，并发出冰层厚度信号；冰层厚度传感器通过电缆连接到前置放大器，前置放大器通过电缆连接到信号接收器，信号接收器通过电缆连接到程序控制器，所述冰层厚度信号经前置放大器放大、过滤，再经信号接收器转换成电信号后传输到程序控制器；程序控制器根据冰层厚度信号指令超声波发生器发出适当的频率和波形的超声波，并经功率放大器放大后传输到执行器，所述执行器设置在机场路面内部，可将超声波电信号转化成机械振动，最后带动路面产生横向振动达到除冰的目的。
[0009]所述执行器为压电陶瓷换能器。
[0010]所述执行器的上下两表面与电源相连。
[0011 ] 上述执行器在地面内部在长度方向并联排列。
[0012]所述执行器之间距离为Rayleigh波半波长的奇数倍。
[0013]所述执行器距离军用机场地表的距离为10_12mm。
[0014]所述执行器为矩形条状或者圆盘状。
[0015]本发明利用超声波产生瞬时的局部高功率密度克服冰层与路面的粘附力，先将冰层与路面剥离，然后再用普通清扫装置清扫即可完成除冰工作，与加热、机械、几何除冰方式相比，具有能耗低、无污染、效率高的特点，并且长期使用对地面无损伤，因此特别适合需要紧急起飞的军用机场除冰使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为军用机场路面除冰装置系统原理框图；
图2为军用机场路面除冰装置使用时的结构示意图；
图3为军用机场路面除冰装置中执行器在路面内的布置示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图1-3和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]当军用机场路面I上结有冰层2后，冰层厚度传感器3首先探测到路面结冰信息，并发出冰层厚度信号，冰层厚度信号经前置放大器4进行放大和滤波后传递到信号接收器5转化成控制器6能识别的电信号，控制器6根据冰层厚度判断结冰强度，对超声波发生器7发出指令，指令超声波发生器7发出特定频率和波形的超声波以达到最优除冰效果，不同的冰层厚度所需要的最优超声波波形和频率可在事前经过实验或者分析得出。超声波发生器7发出的超声波经功率放大器8进行功率放大作用于执行器9上，执行器9是压电陶瓷换能器，经超声波电信号激励后能够产生横向机械振动，由于执行器9是埋嵌在机场路面内部，所以路面会随着执行器9产生横向振动，这样就在路面I和冰层2的结合面上产生横向剪切力，当它超过冰层2与路面I的粘附力时，冰层2即从路面I剥离，达到除冰目的。
[0019]本装置的执行器9埋嵌于路面I之内，并且包括多个并联的执行器9，具体数目根据机场面积和单个执行器的除冰能力决定，若机场面积过大，所需能量过大，则可设置多组本装置。所述执行器9为矩形，材质为压电陶瓷，功能是换能器，即在上下两表面通电极化后可将电能转化为横向振动能。执行器9为阵列布置,全部并联,横向距离为Rayleigh波半波长的奇数倍，纵向距离路面I的高度是10mm。
【权利要求】
1.一种军用机场路面除冰装置，其特征在于:包括冰层厚度传感器(3)、前置放大器(4)、信号接收器(5)、程序控制器(6)、超声波发生器(7)、功率放大器(8)、执行器(9); 所述冰层厚度传感器(3)设置在机场路面上，用于探测路面的结冰程度，并发出冰层厚度信号；冰层厚度传感器(3)通过电缆连接到前置放大器(4)，前置放大器(4)通过电缆连接到信号接收器(5)，信号接收器(5)通过电缆连接到程序控制器(6)，所述冰层厚度信号经前置放大器(4 )放大、过滤，再经信号接收器(5 )转换成电信号后传输到程序控制器(6 );程序控制器(6)根据冰层厚度信号指令超声波发生器(7)发出适当的频率和波形的超声波，并经功率放大器(8 )放大后传输到执行器(9 )，所述执行器(9 )设置在机场路面内部，可将超声波电信号转化成机械振动，最后带动路面产生横向振动达到除冰的目的。
2.根据权利要求1所述的军用机场路面除冰装置，其特征在于:所述执行器(9)为压电陶瓷换能器。
3.根据权利要求2所述的军用机场路面除冰装置，其特征在于:所述执行器(9)的上下两表面与电源相连。
4.根据权利要求1或2所述的军用机场路面除冰装置，其特征在于:所述执行器(9)在地面内部在长度方向并联排列。
5.根据权利要求4所述的军用机场路面除冰装置，其特征在于:所述执行器(9)之间距离为Rayleigh波半波长的奇数倍。
6.根据权利要求4所述的军用机场路面除冰装置，其特征在于:所述执行器(9)距离军用机场地表的距离为10-12mm。
7.根据权利要求4所述的军用机场路面除冰装置，其特征在于:所述执行器(9)为矩形条状或者圆盘状。
【文档编号】E01H5/12GK103806401SQ201410063457
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年2月25日 优先权日:2014年2月25日
【发明者】褚福磊, 黄志诚, 李峥, 明安波 申请人:清华大学, 景德镇陶瓷学院