專利名稱：清除薄壁構(gòu)件表面上附著物的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及清除薄壁構(gòu)件表面上附著物的方法及裝置，可特別成功地用于清除薄壁構(gòu)件表面-例如，飛機機翼、船舶及其它運輸設備殼體表面上的冰。
以前其他許多人提出來的清除薄壁構(gòu)件表面上的冰的裝置中，都要有產(chǎn)生電磁脈沖的設備和把它沿著被清理的壁面安裝在緊靠著該壁面的裝置，以便使上述脈沖能靠近壁面，并且作用在壁面上，使壁面產(chǎn)生彈性變形(美國專利3，549，964，ЛebuH等)。其實質(zhì)是借助于連續(xù)的單次電磁、液壓或氣動的脈沖的總能源形成了擴散的彈性變形波。
裝置中的彎曲變形波，從總能源向外擴散時，其作用的強度隨著遠離點能源的程度而急劇下降。對于線性的柱面波來說，擴散波強度的下降與離開點能源的距離成正比。對非線性波，擴散波的強度隨著遠離點能源的程度下降得更快。其結(jié)果是，在距離點能源只有50毫米處，強度就下降了二分之一，因而必須顯著增大點能源的功率，而這樣作就可能引起外殼板的危險的殘余變形。另一方面，也不希望增加點能源的數(shù)量，因為這會增加重量和結(jié)構(gòu)零件的機械應力。
本發(fā)明的任務是創(chuàng)造一種保證彈性變形的強度沿被清除的表面均勻分布的、激起彈性變形的方法，以及研制出實現(xiàn)上述方法的裝置。
所提出的任務是這樣解決的即一種清除薄壁構(gòu)件表面上的附著物的方法，它借助于激起連續(xù)單個力脈沖，使構(gòu)件壁上產(chǎn)生彈性變形，按照本發(fā)明，在沿著包容被清理區(qū)的外形的各相對各點上，同步地激起同樣的許多單個力脈沖，結(jié)果，在被清理區(qū)中，朝向外形內(nèi)部的、許多互相交會干涉的彈性變形波之間互相協(xié)同工作。
這種方法保證被清理表面區(qū)的中心部分的變形波的強度在實際上是均勻的，并且在清理區(qū)邊緣部分的變形波強度與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，則邊緣部分的強度要降低十分之九，所以采用本發(fā)明提出的方法能保證均勻地清理表面區(qū)域。
最好是在沿著封閉的外形的各點上激起許多單個脈沖的同時，同步地在該封閉外形的中心激起與之相同的單個脈沖，并且使其所產(chǎn)生的擴散的彈性變形波和與它交會的彈性變形波協(xié)同工作，并且與它相互干涉。這樣就能保證進一步增強作用在整個被清理區(qū)面積上的、別是在其邊緣部分上的力。
這種清除附著物的方法可以利用下述裝置來實現(xiàn)，這種裝置具有產(chǎn)生力脈沖的電磁能源，此力脈沖傳遞到上述的薄壁上，使其產(chǎn)生彈性變形，根據(jù)本發(fā)明，這種裝置還配備有能源機械力的波導管，此波導管具有包容清理區(qū)的幾個相對的組成部分，各部分對稱地布置，并與總的力脈沖源連接，以便同步地在各相對的部分激起單個脈沖，結(jié)果，就在被清理的壁上產(chǎn)生了互相交會、干涉的彈性變形波。
上述裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝使用。
這種裝置的波導管可以做成環(huán)，在環(huán)的一個端面上的中心配置有圓盤，圓盤與電磁能源相接，并且用對稱布置的連接條與環(huán)連接。為了在被清理部分上更均勻地分配能量，最好在環(huán)的中心配置一個力脈沖的點能源。
清理細長的表面時，最好把波導管作成一對平行的支管，支管的一端和與力脈沖源相接的圓盤連接，另一端互相連接。或者用另一種方式，波導管作成兩對支管，這兩對支管從與力脈沖源相接的圓盤向兩個相反的方向伸展，并且每一對支管本身互相連接。
實施本發(fā)明的另一個方案是把波導管作成三個扇形片，均勻地分布在沿著三個假想扇形的圓周的長度上，并且連接條與設置在中央的、與力脈沖源相接的圓盤連接。
波導管的圓盤可以用非磁性材料制作，在這種情況下，力脈沖的電磁能源由感應線圈和布置在感應線圈和隔板之間的、由導電材料制成的平板所組成。在另一個方案中，波導管的圓盤由導磁材料制成，而這時的力脈沖的電磁能源由感應線圈和圓盤本身所組成。并且，在兩種情況下，感應線圈都與放電裝置接通。
另一種方案是波導管用導電材料作成橢圓形的環(huán)，而力脈沖源由這種環(huán)和橢圓形的感應線圈組成。
下面參照附圖通過闡述實施本發(fā)明的具體方案(但這些方案并不限定本發(fā)明)進一步說明本發(fā)明。附圖中

圖1是本發(fā)明清除薄壁構(gòu)件表面上附著物的裝置的示意剖視圖;
圖2是圖1所示裝置波導管的側(cè)視圖;
圖3是表示彈性變形的強度分布與離開被清理表面區(qū)中心的距離的關系曲線圖，其中Ⅰ是以百分比表示的彈性變形強度;
圖4是以往公知裝置的類似圖3的關系曲線圖，其中Ⅰ也是以百分比表示的彈性變形強度;
圖5是波導管的另一種結(jié)構(gòu)方案;
圖6是帶有平行支管的波導管的結(jié)構(gòu)方案;
圖7是圖6的Ⅻ-Ⅻ剖面圖;
圖8是安裝在被清除的壁板上的本發(fā)明的裝置;
圖9是放大的圖8中的Ⅸ-Ⅸ剖面;
圖10是放大的圖8中的Ⅹ-Ⅹ剖面;
圖11是本發(fā)明清除裝置的另一個實施方案。
首先讓我們分析本發(fā)明清除被清理表面上附著物的裝置的一個實施方案及其作用原理，由此就可以清楚地了解本發(fā)明方法的實質(zhì)。
由圖1和圖2可見，本發(fā)明清除附著物裝置包括單個力脈沖源1和波導管2，波導管的作用是把力脈沖源1的脈沖傳到薄壁零件4表面的被清理區(qū)3上去，并在該區(qū)激發(fā)彈性變形波。從圖1中可以清楚地看到，單個脈沖源1實質(zhì)上是一種把電脈沖轉(zhuǎn)化成力脈沖的轉(zhuǎn)換器，它由設置在絕緣殼體6內(nèi)的感應線圈5所組成。用導電材料制作的平板7緊緊地嵌在殼體6上。感應線圈5的電源可以使用普通的電脈沖電源(圖1、2中未示出)，但任何一個本專業(yè)的技術人員都很明白這種電脈沖電源的構(gòu)造，例如，在本發(fā)明說明書中曾經(jīng)引用過的，ЛebuH等人的美國專利3，549，964的圖1中就示出了它的構(gòu)造。
和這種力脈沖源相配合，采用了由不良導體或非導電材料(如鋼)制作的波導管2。
由圖1和圖2可以清楚看出波導管2是一個包圍著被清理區(qū)3的環(huán)8。在環(huán)8的與緊挨著被清理表面的端面相對的端面上，設置了用非導電材料制作的圓盤9，此圓盤9用幾條徑向的連接條10與環(huán)8相連。環(huán)8、圓盤9和連接條10作成一個整體，以保證波導管具有傳遞機械力的最佳條件。各連接條10都是徑向布置，并且互相垂直。這種結(jié)構(gòu)的波導管可以用對鋼制圓柱形毛坯進行車削加工來制造。
脈沖源1用它的平板7安裝在圓盤9上，并固定在托架11上。
現(xiàn)在來研究上述裝置的工作原理，由此即可清楚地明了本發(fā)明方法的實質(zhì)。
當電脈沖輸入感應線圈5時，便在平板7中產(chǎn)生力脈沖，此力脈沖傳到波導管2的圓盤9上，并通過徑向連接條傳到波導管的環(huán)8。這些單個脈沖作用在薄壁零件4上，使零件4中產(chǎn)生彈性變形，彈性變形一部分向環(huán)8的外面?zhèn)鞑?，一部分向環(huán)8的里面?zhèn)鞑?。因此，彈性變形是以迎面而來的交會的干涉波的形式向環(huán)8內(nèi)傳播的，當這些交會的彈性變形干涉波協(xié)同工作時，它們的強度分布就能達到與圖3中所表示的曲線相符的程度。
由圖3可見，彈性變形的強度(Ⅰ)均勻地分布在整個被清理區(qū)的面積上，在邊緣上的強度只降低三分之二。然而，當采用擴散波時，由圖4可知，沿邊緣部分的強度下降了十分之九。這就意味著，按照本發(fā)明的方法，所需要的功率的峰值與以往公知的方法相比，大約可降低到三分之一。
如圖安裝一個如果1中所示的輔助力脈沖源12，就能更進一步改善被清理區(qū)中心的強度分布。這個力脈沖源可以做成類似ЛebuH等在美國專利3，549，964中所描述的，產(chǎn)生與薄壁零件相互作用并造成彈性變形波的電磁脈沖發(fā)生器。只是必需這樣來選擇脈沖源12的脈沖，即由它所激起的彈性變形波與脈沖源1所造成的彈性變形波互相干涉。
仔細研究上面所描述的清除薄壁零件表面附著物的裝置就可以明了，本發(fā)明方法的特征在于，沿著包圍被清理區(qū)的外形，在本實施例中是沿著圓周，同步地在相對各點上激起同樣的單個力脈沖。這時產(chǎn)生的彈性變形是交會的干涉波，這樣就保證了在整個被清理區(qū)上的力是均勻分布的。
以上分析了具有由非導電材料制成的波導管和與這種情況相適應的脈沖源的裝置的實施方案。當采用波導管由導電材料制作的方案時，力脈沖源與上述方案的區(qū)別在于它沒有平板7，平板7的功能由波導管的圓盤來完成。
清除薄壁構(gòu)件表面上附著物的裝置還可以有各種不同結(jié)構(gòu)的實施方案。其中，例如與圖1中的波導管相似，圖5是由三個扇形片13組成的波導管的示意圖，這三個扇形片用三根連接條14與用來安裝力脈沖源的圓盤15相連。三個扇形片13布置在圓周上，當安裝在薄壁零件的被清理區(qū)上時，這三個扇形片便在清理區(qū)內(nèi)造成呈交會的干涉波形態(tài)的彈性變形。
圖6是有平行支管16的波導管的示意圖，各支管與圓盤17相連，圓盤的橫斷面的形狀示于圖7，這種形狀與被清理零件的外形，例如飛機機翼的輪廓相符。各支管16分別包圍一個用該裝置來清理的空間18。此時，在平行的支管之間形成交會的彈性振動的干涉波。
從圖8到圖10是清除附著物裝置的又一個實施方案的示意圖，它有帶兩對平行支管19和20(圖8、圖9)的波導管，這兩對支管都和截面呈拋物線形的圓盤21(圖9)相連，圓盤21支承安裝在托架23上的拋物線形的感應線圈22。
最后，本發(fā)明的裝置也可以作成如圖11所示的橢圓環(huán)24，橢圓環(huán)上配備有形狀與此環(huán)的橢圓形外形相同的橢圓形感應線圈25，感應線圈裝在外殼26里。
本發(fā)明的清除薄壁構(gòu)件表面上的附著物的裝置可以用于清除飛機機翼罩殼上的冰，船舶外殼上的冰，以及火車車廂和其它運輸工具外壁上的冰。
權利要求
1.一種清除薄壁構(gòu)件表面附著物的方法，它借助于激起連續(xù)單個力脈沖在上述薄壁上產(chǎn)生彈性變形，其特征在于在沿著包容被清理的表面區(qū)外形的各相對的點上，同步地激起同樣的許多單個脈沖，結(jié)果，朝向外形內(nèi)部的許多交會干涉的彈性變形波之間互相協(xié)同工作。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于在沿著封閉的外形的各點上激起許多單個脈沖的同時，同步地在該封閉外形的中心激起與之相同的單個脈沖，并且使其所產(chǎn)生的擴散的彈性變形波和它交會的彈性變形波互相協(xié)同工作，并與它相互干涉。
3.一種清除薄壁構(gòu)件表面附著物的裝置，包括產(chǎn)生力脈沖的電磁能源(1)，此力脈沖傳遞到上述薄壁(4)上，使其產(chǎn)生彈性變形，其特征在于它還配備有能源(1)產(chǎn)生的機械力的波導管(2)，此波導管具有包容著被清理區(qū)(3)的幾個相對的組成部分，各部分對稱地布置，并與總的力脈沖源(1)連接，以便同步地在各相對部分激起單個脈沖，結(jié)果，就在被清理的壁上產(chǎn)生了互相交會干涉的彈性變形波。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于波導管作成一個環(huán)(8)，在環(huán)中心的一個端面上配置一塊圓盤(9)，圓盤與電磁能源(5)相接，并且用對稱布置的連接條(10)與環(huán)(8)連接。
5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于波導管作成一對平行的支管(16)，支管的一端和與力脈沖源相接的圓盤(17)連接，另一端則互相連接。
6.如權利要求3所述的裝置，其特征在于波導管作成兩對支管(19、20)，這兩對支管從與力脈沖源(22)相接的圓盤(21)向兩個相反的方向伸展，并且每一對支管在端部互相連接。
7.如權利要求3所述的裝置，其特征在于波導管作成三個扇形片(13)，均勻地分布在沿著三個假想扇形的圓周的長度上，并用連接條(14)與設置在中心的、與力脈沖源相接的圓盤(15)連接。
8.如權利要求4所述的裝置，其特征在于在環(huán)(8)的中心，在予定用來安裝在被清理構(gòu)件上的那一面配置一個與力脈沖源(1)的脈沖相同的力脈沖源(12)，并且所產(chǎn)生的脈沖與其同步。
9.如權利要求4、5、6、7中任一項所述的裝置，其特征在于波導管的圓盤(9)用非導電材料制作，而力脈沖的電磁能源由與電流的供電源相連的電磁線圈及布置在感應線圈與圓盤之間的、用導電材料制成的平板(7)所組成。
10.如權利要求4、5、6、7中任意一項所述的裝置，其特征在于波導管的圓盤(17、21)用導電材料制作，而力脈沖的電磁能源由與電流的供電源相連的電磁線圈及相應的圓盤組成。
11.如權利要求3所述的裝置，其特征在于波導管用導電材料作成一個橢圓環(huán)(24)，而力脈沖源由這個環(huán)(24)和直接安裝在這個環(huán)上并與電流的供電源相連的橢圓形感應線圈(25)組成。
全文摘要
借助于沿被清理表面的外形在其相對的各點上同步地激起相同的單個脈沖，在被清理的薄壁構(gòu)件上造成交會的彈性變形波。為實施這一方法，采用了與波導管(2)相配合的力脈沖電磁能源(1)，波導管是帶有圓盤(9)的環(huán)(8)把力脈沖傳給被清理的構(gòu)件(4)，圓盤用來安裝電磁能源(1)并用連接條(10)與環(huán)相連。
文檔編號B08B7/02GK1049635SQ9010392
公開日1991年3月6日 申請日期1990年4月13日 優(yōu)先權日1989年4月13日
發(fā)明者伊戈爾·阿納托利耶維奇·萊溫 申請人:梅若特雷斯·弗尼特倫徹中心“英波爾斯”