本申请涉及一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置及方法，属于极地机场建设的技术领域，其包括机动车、设在机动车上的水箱、设在机动车上的机械臂、固定在机械臂上的喷洒台以及若干个设在喷洒台上的喷头；所述水箱与喷头之间设有水泵和连接管路，所述水泵用于将水箱内的水通过连接管路送入喷头中；所述水箱上还设有防冻机构，所述防冻机构用于防止水箱内的水出现结冰的现象。通过使用喷头向雪层中喷洒定量的水、再对初步融化的雪层压实的方式，改变雪层中的雪晶体形状和分布，增大雪层的密度，缩小相邻雪晶体之间的缝隙，提高雪层的强度和硬度。
【技术实现步骤摘要】
一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置及方法
本申请涉及极地机场建设的领域，尤其是涉及一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置及方法。
技术介绍
南极是地球上最偏远的疆域，南极的变化和影响对人类未来发展有着极为重要的战略意义，因此南极的科研考察是我国在科技发展领域较为重要的一部分。目前我国已经在南极建有自己独立的科学考察站，对于科学考察站的物资投送是较为重要的，但由于南极是世界上最难到达的地区之一，进出南极的交通只能通过破冰船的海运和飞机的航空运输这两种方式。而航空运输必不可少的条件就是机场跑道，机场跑道是各种大型运输机起飞和降落的基础设施。现有的极地跑道主要为砂石跑道、建海冰跑道、蓝冰跑道、雪橇跑道和压实雪层跑道，其中压实雪层跑道是采用换雪回填、强夯碾压致密等技术方法形成压实雪层，加固改良成刚性雪面，提升承载力和道面强度，满足包括大型轮式飞机在内的各类飞机起降要求，并且压实雪层跑道的建设具有不受地域位置限制的优点。因此，如何能够在极地环境中将松软的雪层处理为强度较高的雪道是目前急需解决的。
技术实现思路
为了实现对雪层的硬化处理，提高雪层的强度，本申请提供一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置及方法。第一方面，本申请提供的一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其采用如下的技术方案：一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，包括机动车、设在机动车上的水箱、设在机动车上的机械臂、固定在机械臂上的喷洒台以及若干个设在喷洒台上的喷头；所述水箱与喷头之间设有水泵和连接管路，所述水泵用于将水箱内的水通过连接管路送入喷头中；所述水箱上还设有防冻机构，所述防冻机构用于防止水箱内的水出现结冰的现象。通过采用上述技术方案，对雪层进行处理工作时，使用机械臂将喷洒台移动至机动车一侧，然后启动水泵，使用水泵将水箱内的水抽出，并经过连接管路将水送入所有的喷头中，由喷头将水喷洒在雪层上；在喷洒水的过程中，防冻机构可以使水箱内的水不因南极的低温天气而结冰，保证水能够有效的流入喷头中，提高运作的稳定性；当雪层遇到水后会产生融化的现象，使雪晶体中较小的分支被融化，只留下粒度较大的雪晶体，然后再使用压路机对初步融化的雪层进行碾压，从而将松散的雪层压实为密度较大的雪层，从而实现对雪层的硬化处理，提高雪层的硬度。可选的，所述防冻机构包括转动连接在箱体内部的搅拌轴、若干个固设在搅拌轴上的搅拌桨、驱动搅拌轴转动的驱动件，所述搅拌轴和搅拌桨均伸入箱体内的水中。通过采用上述技术方案，在暖雪处理过程中，由驱动件带动轴转动，使搅拌桨不断的搅动水箱内的水，使水箱内的水保持流动的状态，水流动时会产生部分热量，并且水分子也持续处于移动的状态，从而使水箱内的水不会出现结冰的现象。可选的，所述防冻机构包括固设在水箱上的出水管道、设在水箱上的回水管道以及设在出水管道和回水管道之间的循环泵，所述出水管道与回水管道均与水箱内部连通，所述循环泵用于将水箱内的水从出水管道抽出后送入回水管道中。通过采用上述技术方案，启动循环泵后，循环泵将水箱内的水经过出水管道抽出后送入回水管道内，并经过回水管道重新送入水箱中，从而使水箱内的水不断的在送水管道和出水管道和水箱内循环流动，以此实现放置水结冰的功能。可选的，所述出水管道和回水管道分别位于水箱相对的两侧。通过采用上述技术方案，使水在水箱内由回水管道向出水管道一侧流动，增大水的流动幅度，进一步提高水的防冻效果。可选的，所述防冻机构包括固设在机动车上的保温箱、设在保温箱内的电热网、用于向电热网提供电源的加热蓄电池；所述水箱置于保温箱内侧，所述电热网包覆在水箱的外侧壁上。通过采用上述技术方案，由加热蓄电池为电热网提供电源，使电热网发热，电热网发出的热量会透过水箱传递到水中，提高水的温度，从而起到水的防冻效果，同时保温箱可以阻止热量向外界环境中的散发，减少能源的浪费。可选的，所述机动车上还固设有承载台，所述承载台上固设有多个支撑柱，所述喷洒台位于承载台上方，所述支撑柱的顶端通过喷头之间的缝隙抵接在喷洒台底面。通过采用上述技术方案，在不进行喷洒工作时，喷洒台和喷头的整体重力有支撑柱传递给承载台，以减小机械臂在自由状态下的负载，同时支撑柱为喷洒台的位置起到限位功能，在放置喷洒台时，喷头不会直接与承载台接触，有效的对喷头起到保护效果。可选的，所述承载台上设有用于向喷洒台加热的预热机构。通过采用上述技术方案，在使用喷头喷水之前，先使用预热机构对喷头加热，使喷头温度升高，这样在喷洒过程中不易出现水冻结在喷头内的现象，同时也能够将喷头内残留水所冻结的冰进行融化，保证喷头的正常工作。可选的，所述预热机构包括固设在承载台下方的预热箱、铺设在预热箱内的预热电热丝、用于向预热电热丝供电的预热蓄电池；所述电热丝均布在承载台下方，所述支撑柱呈内部中空状，所述电热丝延伸至支撑柱内侧。通过采用上述技术方案，将预热蓄电池和预热电热丝连接后，预热电热丝会自行发热，热量会透过承载台向上传递到喷头中，同时位于支撑柱内部的电热丝会将热量散发到支撑柱周围的喷头中，以此扩大所有喷头的受热面积，预热效果较好。另一方面，本申请还提供的一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪方法，其采用如下的技术方案：S1、将机动车开动至所需暖雪处一侧，并启动预热机构对喷头进行预热，预热一段时间后，调整机械臂，使喷洒台处于雪层上方；S2、立即启动水泵，向雪层中喷水，并缓慢匀速移动机动车，并在喷水过程中，保持防冻机构的开启状态；S3、机动车移动一段距离后，使用压路机对喷水初步融化后的雪层进行碾压，并使压路机与喷洒台保持距离；S4、在整条雪道喷洒水和碾压施工完成后，对压实后的雪道进行硬度进行质量检测。通过采用上述技术方案，先向雪层中喷洒一定量的水后，水的温度较高，使水的热量传递到雪层中，而雪层受热后会初步融化，使雪层中的雪晶体四周的细小分支融化，只留下颗粒较大的雪晶体，然后压路机将这些大颗粒的雪晶体压实之后，雪层中的雪晶体之间空隙变小，密度增大，同时结合南极自然环境的低温调节，压实后的雪层又会和部分水冻结在一起，以此提高了雪层的硬度和强度，实现对雪层的硬化处理功能。可选的，暖雪施工完成后，停止防冻机构的运作，将水箱内的水全部排出。通过采用上述技术方案，在防冻机构停止运作时，水箱内的水容易出现冻结的现象，因将水全部排出后可以避免水在水箱内冻结，不易冻坏水箱，提高使用寿命。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过先向雪层中喷洒定量的水、再对初步融化的雪层压实的方式，改变雪层中的雪晶体形状和分布，增大雪层的密度，缩小相邻雪晶体之间的缝隙，提高雪层的强度和硬度；2.喷水过程中利用防冻机构保证水箱中的水不会出现冻结的现象，有效提高了暖雪装置运行过程中的稳定性，能够适用于南极的低温天气中；3.在使用喷头喷水之前，采用预热机构对喷头进行预热，既能提高喷头的温度，又能将喷头内的残留水冻成的冰块融化，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其特征在于：包括机动车(1)、设在机动车(1)上的水箱(2)、设在机动车(1)上的机械臂(3)、固定在机械臂(3)上的喷洒台(4)以及若干个设在喷洒台(4)上的喷头(5)；所述水箱(2)与喷头(5)之间设有水泵(52)和连接管路(51)，所述水泵(52)用于将水箱(2)内的水通过连接管路(51)送入喷头(5)中；所述水箱(2)上还设有防冻机构(6)，所述防冻机构(6)用于防止水箱(2)内的水出现结冰的现象。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其特征在于：包括机动车(1)、设在机动车(1)上的水箱(2)、设在机动车(1)上的机械臂(3)、固定在机械臂(3)上的喷洒台(4)以及若干个设在喷洒台(4)上的喷头(5)；所述水箱(2)与喷头(5)之间设有水泵(52)和连接管路(51)，所述水泵(52)用于将水箱(2)内的水通过连接管路(51)送入喷头(5)中；所述水箱(2)上还设有防冻机构(6)，所述防冻机构(6)用于防止水箱(2)内的水出现结冰的现象。
2.根据权利要求1所述的一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其特征在于：所述防冻机构(6)包括转动连接在箱体内部的搅拌轴(64)、若干个固设在搅拌轴(64)上的搅拌桨(65)、驱动搅拌轴(64)转动的驱动件(66)，所述搅拌轴(64)和搅拌桨(65)均伸入箱体内的水中。
3.根据权利要求1所述的一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其特征在于：所述防冻机构(6)包括固设在水箱(2)上的出水管道(67)、设在水箱(2)上的回水管道(68)以及设在出水管道(67)和回水管道(68)之间的循环泵(69)，所述出水管道(67)与回水管道(68)均与水箱(2)内部连通，所述循环泵(69)用于将水箱(2)内的水从出水管道(67)抽出后送入回水管道(68)中。
4.根据权利要求3所述的一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其特征在于：所述出水管道(67)和回水管道(68)分别位于水箱(2)相对的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种用于极地冰雪机场建设的人工暖雪装置，其特征在于：所述防冻机构(6)包括固设在机动车(1)上的保温箱(61)、设在保温箱(61)内的电热网(62)、用于向电热网(62)提供电源的加热蓄电池(63)；所述水箱(2)置于保温箱(61)内侧，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐学远，肖恩照，时小松，
申请(专利权)人：中国极地研究中心，
类型：发明
国别省市：上海;31
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