用于水利工程防冰胀装置

摘要

本发明提供一种用于水利工程防冰胀装置。所述一种用于水利工程防冰胀装置包括固定框架、活动热板和设置在固定框架底部的平衡配重，所述活动热板通过阻尼器与固定框架连接，并与固定框架之间形成密封减压腔，活动热板在外界冰胀压力的推动下沿着阻尼器在固定框架内移动改变减压腔的大小；在固定框架的侧面板和活动热板内均布设有加热丝，所述防冰冻装置还包括温度控制器、设置在活动热板上的位移传感器和设置在固定框架侧面板上的侧板温度传感器。本发明结构新颖、将多种防冰冻措施融合在一起，无热损失，能耗极低、环保性好、维护方便，可保证水利工程挡水建筑物在冬季结冰期不发生冰胀破坏。

权利要求

1.一种用于水利工程防冰胀装置，其特征在于：所述防冰胀装置包括固定框架(3)、活动热板(4)和设置在固定框架(3)底部的平衡配重(6)，所述活动热板(4)通过阻尼器(2)与固定框架(3)连接，并与固定框架(3)之间形成密封减压腔(9)，活动热板(4)在外界冰胀压力的推动下沿着阻尼器(2)在固定框架(3)内移动改变减压腔(9)的大小；在固定框架(3)的侧面板和活动热板(4)内均布设有加热丝，所述防冰胀装置还包括温度控制装置，所述温度控制装置是由温度控制器(7)、设置在活动热板(4)上的位移传感器(4-1)和设置在固定框架(3)侧面板上的侧板温度传感器(3-1)组成，所述位移传感器(4-1)和侧板温度传感器(3-1)的信号输出端分别与温度控制器(7)的信号输入端连接，温度控制器(7)的信号输出端分别与固定框架(3)侧面板和活动热板(4)内的加热丝控制端连接。

2.根据权利要求1所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征在于：在密封减压腔(9)内设有装入导热液体的密封弹性容器(5)，并在密封弹性容器(5)上设有安全阀(1)。

3.根据权利要求1或2所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征在于：所述活动热板(4)由支撑架(4-6)、两金属钢板(4-2)、热板碳纤维加热丝(4-3)和加热控制装置组成，热板碳纤维加热丝(4-3)呈蛇形或曲线盘绕形或U形缠绕在支撑架(4-6)上，两金属钢板(4-2)之间形成一个防水密封腔体，缠有热板碳纤维加热丝(4-3)的支撑架(4-6)焊接在两金属钢板(4-2)之间形成的防水密封腔内；所述加热控制装置由位移传感器(4-1)、热板温度传感器(4-4)和热板温度控制线(4-5)组成，热板温度传感器(4-4)设置在热板碳纤维加热丝(4-3)上，并通过热板温度控制线(4-5)与温度控制器(7)的信号输入端连接，温度控制器(7)的信号输出端与热板碳纤维加热丝(4-3)的端部连接。

4.根据权利要求1或2所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征在于：所述固定框架(3)是由上、下、左、右侧板与底板(3-2)拼接而成的方形或倒梯形框架，为方形框架时，活动热板(4)与底板(3-2)平行，上、下侧均通过阻尼器(2)与底板(3-2)连接，并与底板之间形成方形密封减压腔(9)；所述固定框架为倒梯形框架时，活动热板(4)的下边与下侧板通过铰链或旋转支架(11)密封连接，上侧通过阻尼器(2)连接，活动热板与底板(3-2)之间形成一个上大下小的倒梯形密封减压腔(9)。

5.根据权利要求1或2所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征是：所述阻尼器(2)是由设置在固定框架(3)上的活塞杆(2-1)、设置在活动热板(4)上的活塞缸(2-2)和安装在活塞杆(2-1)及活塞缸(2-2)之间的复位弹簧(2-3)组成，活塞缸(2-2)固定在活动热板(4)上，活塞杆(2-1)一端固定在固定框架的底板(3-2)上，另一端通过复位弹簧(2-3)与活塞缸(2-2)活塞端连接。

6.根据权利要求1或2所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征是：所述位移传感器(4-1)是在冰层(8)膨胀时的静冰压力使得活动热板(4)向固定框架底板(3-2)位移量△达到一定值时，将信号传递给温度控制器(7)，温度控制器(7)控制活动热板(4)得电工作，其中位移量△的取值范围为100-400毫米。

7.根据权利要求2所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征在于，所述弹性容器(5)采用防水密封性能良好且抗低温的橡胶制成，其内部的导热液体为防冻液或丙酮或酒精。

8.根据权利要求4所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征是：所述固定框架(3)的左、右侧板均为金属板，且在金属板内密封固定有U型碳纤维加热丝(3-4)，在两金属侧板上均设有侧板温度传感器(3-1)，两侧板温度传感器(3-1)的信号输出端分别通过侧板温度控制线(3-3)与温度控制器(7)的信号输入端连接，温度控制器(7)的信号输出端分别与两侧板上的U型碳纤维加热丝(3-4)的端部连接。

9.根据权利要求4所述的用于水利工程防冰胀装置，其特征是：所述固定框架为方形框架时，阻尼器(2)有四个，分别设置活动热板(4)四角的位置处，所述活动热板上侧的阻尼器(2)高于水面，活动热板下侧的阻尼器(2)低于冰层(8)，活动热板(4)在上、下侧的阻尼器(2)的作用下平行移动改变密封减压腔(9)的大小；所述固定框架为倒梯形框架时，阻尼器(2)有两个，分别设置在活动热板(4)上侧的两角处，且高于水面，活动热板(4)在阻尼器(2)的作用下沿着下侧的铰链或旋转支架(11)向固定框架底板(3-2)旋转移动，减小密封减压腔(9)的大小。

说明书

用于水利工程防冰胀装置

技术领域

[0001] 本发明涉及水利工程防冰胀破坏的防护技术，具体是一种可防止闸门面板、蓄水塔、水渠等挡水建筑物因静冰胀压力而破坏的用于水利工程防冰胀装置。

背景技术

[0002] 在水利工程冬季蓄水中，蓄水塔、水渠及钢闸门等挡水建筑物常常因特别寒冷，静冰压力将建筑物破坏是经常发生的，导致建筑物漏水溃坝、闸门不能继续使用。

[0003] 目前，防止建筑物冰胀破坏的方式有很多种，典型的有苯板法，即在建筑物迎水面敷设一块具有变形的苯板来吸收因冰胀带来的静冰压力，其不足之处在于每年都要更换，人工成本较高；还有吹泡法，即在建筑物迎水面的水面以下架设管道，用压缩热空气或高的水温通过潜水泵喷出水面形成不结冰的水带，防止静冰压力传递给建筑物，其不足之处在于水温过低会导致不会形成不结冰的水带；同时上述方法不会因水位变幅而发生变化，而一般水库、江河等蓄水池中的水位都是不一定的，会随时根据雨季和旱季或是人工使用而发生一些变化，一般情况下有水的地方才会结冰，实际使用效果并不理想。除此之外，还有一种采用热管融冰的方式，该方法是在闸门面板或是闸门槽内增加热管防冰冻装置，利用电热将冰块融化，起到防止冰冻对闸门破坏的功能，该方法虽然可以起到很好融冰效果，但是由于利用电热融冰，其耗电量较大，成本较高。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种可以自适应冰胀压力、能耗低、且可以长期使用，成本低廉的用于水利工程防冰胀装置。

[0005] 本发明的技术方案：所述一种用于水利工程防冰胀装置，其特征在于：所述防冰胀装置包括固定框架、活动热板和设置在固定框架底部的平衡配重，平衡配重可以是现有的普通平衡配重块，也可以是其它现有的平衡配重装置，所述活动热板通过阻尼器与固定框架连接，并与固定框架之间形成密封减压腔，活动热板与固定框之间通过阻尼器密封连接，并在阻尼器内密封滑动，活动热板在外界冰胀压力的推动下沿着阻尼器在固定框架内移动改变减压腔的大小；在固定框架的侧面板和活动热板内均布设有加热丝，所述防冰胀装置还包括温度控制装置，所述温度控制装置是由温度控制器、设置在活动热板上的位移传感器和设置在固定框架侧面板上的侧板温度传感器组成，所述位移传感器和侧板温度传感器的信号输出端分别与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端分别与固定框架侧面板和活动热板内的加热丝控制端连接。

[0006] 本发明进一步的技术方案：在密封减压腔内设有装入导热液体的密封弹性容器，并在密封弹性容器上设有安全阀。

[0007] 本发明进一步的技术方案：所述活动热板由支撑架、两金属钢板、热板碳纤维加热丝和加热控制装置组成，热板碳纤维加热丝呈蛇形或曲线盘绕形或U形缠绕在支撑架上，两金属钢板之间形成一个防水密封腔体，缠有热板碳纤维加热丝的支撑架焊接在两金属钢板之间形成的防水密封腔内；所述加热控制装置由位移传感器、热板温度传感器和热板温度控制线组成，热板温度传感器设置在热板碳纤维加热丝上，并通过热板温度控制线与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端与热板碳纤维加热丝的端部连接。

[0008] 本发明进一步的技术方案：所述固定框架是由上、下、左、右侧板与底板拼接而成的方形或倒梯形框架时，为方形框架时，活动热板与底板平行，上、下侧均通过阻尼器与底板连接，并与底板之间形成方形密封减压腔；所述固定框架为倒梯形框架时，活动热板的下边与下侧板通过铰链或旋转支架密封连接，上侧通过阻尼器连接，活动热板与底板之间形成一个上大下小的倒梯形密封减压腔。

[0009] 本发明进一步的技术方案：所述阻尼器是由设置在固定框架的底板上的活塞杆、设置在活动热板上的活塞缸和安装在活塞杆和活塞缸之间的复位弹簧组成，活塞缸固定在活动热板上，活塞杆一端固定在固定框架的底板上，另一端通过复位弹簧与活塞缸活塞端连接。

[0010] 本发明进一步的技术方案：所述固定框架的左、右侧板均为金属板，且在金属板内密封固定有U型碳纤维加热丝，每侧的金属侧板也可以是两块金属板将U型碳纤维加热丝密封在两板之间，并且防止水进入，在两金属侧板上均设有侧板温度传感器，两侧板温度传感器的信号输出端分别通过侧板温度控制线与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端分别与两侧板上的U型碳纤维加热丝的端部连接。

[0011] 本发明较优的技术方案：所述弹性容器采用防水密封性能良好且抗低温的橡胶制成，其内部的导热液体为防冻液或丙酮或酒精。

[0012] 本发明较优的技术方案：所述位移传感器是在冰膨胀时压力使得活动热板向固定框架底板位移量△达到一定值时，将信号传递给温度控制器，温度控制器控制活动热板得电工作，其中位移量△的取值范围为100-400毫米。

[0013] 本发明较优的技术方案：所述固定框架为方形框架时，阻尼器有四个，分别设置活动热板四角的位置处，所述热板上侧的阻尼器高于水面，热板下侧的阻尼器低于冰层，活动热板在上、下侧的阻尼器的作用下平行移动改变密封减压腔的大小；所述固定框架为倒梯形框架时，阻尼器有两个，分别设置在活动热板上侧的两角处，且高于水面，活动热板在阻尼器的作用下沿着下侧的铰链或旋转支架向固定框架底板旋转移动，减小密封减压腔的大小。

[0014] 本发明的有益效果：

[0015] 1.本发明主要是有一个固定外框和活动热板组成，活动热板可以在固定框架内移动，可以通过活动热板的退让移动来抵消冰块膨胀产生的压力，减小膨胀带来的损失，而且活动热板内设有融冰装置，在活动热板移动到一定的位置，便会自动启动融冰系统进行融冰；

[0016] 2.本发明利用了泡沫板的原理消除结冰膨胀压力对建筑物带来的压力，但相比泡沫板更加经久耐用，可以大大节约成本，而且本发明还将碳纤维热板融冰的方法结合在一起，可以起到双重的防冰冻作用，防冰冻效果更好；

[0017] 3.本发明在固定外框与活动热板之间设有弹性容器，该弹性容器内部装有导热液体可将冰盖层以下的热量传递上来形成等温层；在外界冰胀压力作用下，导热液体因弹性容器内部压力增加而释放热量；在冰胀压力解除后，弹性容器恢复弹性和阻尼器共同作用能够使活动热板缓慢向外移动；

[0018] 4.本发明固定外框的侧面金属板内均设有碳纤维加热丝和温控系统，在气温下降到零度处于结冰时，温控系统便会控制碳纤维加热丝发热，然后保持侧面金属板的温度在0度以上，避免侧面金属板与活动热板之间结冰，影响活动热板的移动；

[0019] 5.本发明的弹性容器为防水密封性能良好且抗低温的橡胶袋，在弹性容器上设有安全阀，可以在稳定弹性容器内的压力，避免弹性容器出现损坏；

[0020] 6.本发明采用空腔自适应结冰膨胀压力消除对建筑物带来的静冰压力，不需要任何电源，节约能源，安装极其容易，维护非常简单，检修更加方便。

附图说明

[0021] 图1是本发明在水中的结构示意图；

[0022] 图2是本发明在适应结冰状态的结构示意图；

[0023] 图3是本发明的外框架为倒梯形的侧视图；

[0024] 图4是本发明的侧板结构示意图；

[0025] 图5是本发明的活动热板结构示意图。

[0026] 图中：1—安全阀，2—阻尼器，2-1—活塞杆，2-2—活塞缸，2-3—复位弹簧，3—固定框架，3-1—侧板温度传感器，3-2—底板，3-3—侧板温度控制线，3-4—U型碳纤维加热丝，4—活动热板，4-1—位移传感器，4-2—金属钢板，4-3—碳纤维加热丝，4-4—热板温度传感器，4-5—热板温度控制线，4-6—支撑架，5—弹性容器，6—平衡配重，7—温度控制器，8—冰层，9—减压腔，10—水，11—铰链或旋转支架。

具体实施方式

[0027] 下面结合附图对本发明进一步说明。图1、2、3中，所述一种用于水利工程防冰胀装置，其特征在于：所述防冰胀装置包括固定框架3、活动热板4和设置在固定框架3底部的平衡配重6，在平衡配重6的作用下，固定框架3可以竖置在水中，平衡配重6的选择根据该装置的重量决定，使其刚好竖向漂浮在水里，其上部的阻尼器2露在水面，所述活动热板4通过阻尼器2与固定框架3连接，并与固定框架3之间形成一个密封的减压腔9，固定框架3和活动热板4形成一个密封的盒体，虽然活动热板4可以在外界冰胀压力的推动下沿着阻尼器2在固定框架3内平行移动改变减压腔9的大小，由于活动热板4与固定框架3之间是通过阻尼器2连接的，所以活动热板4始终不会与固定框架3的底板接触，在活动热板4移动的过程中减压腔9始终是处于密封状态；在固定框架3的侧面板和活动热板4内均布设有加热丝，所述防冰胀装置还包括温度控制装置，所述温度控制装置是由温度控制器7、设置在活动热板4上的位移传感器4-1和设置在固定框架3侧面板上的侧板温度传感器3-1组成，所述位移传感器4-1和侧板温度传感器3-1的信号输出端分别与温度控制器7的信号输入端连接，温度控制器7的信号输出端分别与固定框架3侧面板和活动热板4内的加热丝控制端连接。所述位移传感器4-1是感应冰层8膨胀时压力使得活动热板
4向固定框架底板3-2位移量△，为了防止冰胀压力太大，导致活动热板4位移量过大而损坏整个装置，所以设置一个位移传感器4-1，最简单的方式可以是位移开关，并根据位移需要可以活动热板4的位移量△设定一个确定值，其取值范围为100-400毫米；当活动热板4在冰胀压力的推动下位移到设定值，位移传感器4-1便将信号传递给温度控制器7，由温度控制器7控制活动热板4得电工作，开始发热提高活动热板4的温度，起到融冰的作用，避免活动热板4因冰胀继续向框架底板的方向推进。

[0028] 在减压腔9内设有装入导热液体的密封弹性容器5，并在密封弹性容器5上设有安全阀1，所述弹性容器5采用防水密封性能良好且抗低温的橡胶制成，其内部装有导热液体，具有导热的作用，可将冰盖层以下的热量传递上来形成等温层；在外界冰胀压力作用下，导热液体因弹性容器内部压力增加而释放热量；在冰胀压力解除后，弹性容器恢复弹性和阻尼器共同作用能够使活动热板缓慢向外移动；而且在压力推进的过程中可以通过安全阀1将密封弹性容器5中多余的导热气体排出，降低弹性容器的损坏，而且排出多余的导热气体后，第二年再次结冰后，即使在挤压弹性容器5时，也不会对弹性容器损坏。

[0029] 图5中，所述活动热板4由支撑架4-6、两金属钢板4-2、热板碳纤维加热丝4-3和加热控制装置组成，热板碳纤维加热丝4-3呈蛇形或曲线盘绕形或U形缠绕在支撑架4-6上，两金属钢板4-2之间形成一个防水密封腔体，缠有热板碳纤维加热丝4-3的支撑架4-6焊接在两金属钢板4-2之间形成的防水密封腔内，热板碳纤维加热丝4-3是密封在金属钢板内，不会与水接触，避免碳纤维加热丝的损坏；所述加热控制装置由位移传感器4-1、热板温度传感器4-4和热板温度控制线4-5组成，热板温度传感器4-4设置在热板碳纤维加热丝4-3上，并通过热板温度控制线4-5与温度控制器7的信号输入端连接，温度控制器7的信号输出端与热板碳纤维加热丝4-3的端部连接，当活动热板4移动到设定的位移，位移传感器4-1使活动热板4发热融冰，当融冰到0°左右时，此时活动热板4还是处于此位移，但是活动热板4的温度已经在0°，就不需要加热升温，此时热板温度传感器4-4便将信号传递给温度控制器7，温度控制器7便会控制活动热板4断电，维持在此温度，可以起到节约用电的作用。

[0030] 所述阻尼器2是由设置在固定框架3上的活塞杆2-1、设置在活动热板4上的活塞缸2-2和安装在活塞杆2-1与活塞缸2-2之间的复位弹簧2-3组成，活塞缸2-2固定在活动热板4上，活塞杆2-1一端固定在固定框架的底板3-2上，另一端通过复位弹簧2-3与活塞缸2-2活塞端连接。活塞杆2-1在活塞缸2-2中压缩和外伸，冰胀压力使得活塞杆2-1压缩复位弹簧2-3，并在活塞缸2-2内部内缩滑动，冰胀压力解除后，复位弹簧2-3推动活塞杆2-1在活塞缸2-2内滑动外伸。所述复位弹簧2-3与弹性容器5共同受力，使得在无冰状态下，活动热板4可以迅速回弹至原始状态。本装置在使用过程中，所述热板上侧的阻尼器2及框架上盖板均高于水面，热板下侧的阻尼器2及固定框架的下盖板均低于冰层8，处于水中，不会结冰。

[0031] 所述固定框架3是由上、下、左、右侧板与底板3-2拼接而成的方形或倒梯形框架时，为方形框架时，如图1、2所示，活动热板4与底板3-2平行，上、下侧均通过阻尼器2与底板3-2连接，并与底板之间形成方形密封减压腔9；所述固定框架为梯形框架时，如图3所示，活动热板4的下边与固定框架的下侧板通过铰链或旋转支架11密封连接，上侧通过阻尼器2连接，活动热板与底板3-2之间形成一个上大下小的倒梯形密封减压腔9，其倒梯形框架的下侧板宽度根据可取为上侧板宽度的1/4-1/2，倒梯形框架在使用过程中需要的浮力较小，可以需要较轻的配重，减少配重的重量，减低成本。所述固定框架为方形框架时，阻尼器2有四个，分别设置活动热板4四角的位置处，所述热板上侧的阻尼器2高于水面，热板下侧的阻尼器2低于冰层8，活动热板4在上、下侧的阻尼器2的作用下平行移动改变密封减压腔9的大小；所述固定框架为倒梯形框架时，阻尼器2有两个，分别设置在活动热板4上侧的两角处，且高于水面，活动热板4在阻尼器2的作用下沿着下侧的铰链或旋转支架11向固定框架底板3-2旋转移动，减小密封减压腔9的大小，其下端是旋转，上端就沿着阻尼器2平移。

[0032] 所述固定框架3的左、右侧板均为金属板，如图4所示，在金属板内密封固定有U型碳纤维加热丝3-4，U型碳纤维加热丝3-4可以直接密封在单独的金属板内，也可以同活动热板一样，将U型碳纤维加热丝3-4固定在其中一块金属板上，然后将另外一块金属板盖在U型碳纤维加热丝3-4上，并将周边密封连接，使U型碳纤维加热丝3-4密封固定在两金属板之间；在两金属侧板上均设有侧板温度传感器3-1，两侧板温度传感器3-1的信号输出端分别通过侧板温度控制线3-3与温度控制器7的信号输入端连接，温度控制器7的信号输出端分别与两侧板上的U型碳纤维加热丝3-4的端部连接。侧板温度传感器3-1控制两侧板的温度，当两侧板的温度低于零度时，便将信号传递给温度控制器7，温度控制器7便会控制两侧板内的U型碳纤维加热丝3-4通电加热，始终保持两侧板的温度在零度或零度以上，不会使两侧板结冰，影响活动热板4的正常工作。

[0033] 本发明的工作过程：将本装置漂浮安装在水利工程挡水建筑物蓄水池、水库等需要防冰胀的水域里，平衡配重6在底部，在平衡配重6的作用下，固定框架3可以竖置在水中，其上盖板和上侧的阻尼器均露出水面，固定框架底板3-2紧靠需要防冰冻保护建筑物闸墙一侧，活动热板4在迎水面一侧，结冰前，活动热板4受阻尼器2内的复位弹簧与弹性容器5共同作用，处于最大体积状态，如图1所示；气温下降到零度处于结冰时，固定框架3的侧板温度传感器3-1发出信号，使两侧板的U型碳纤维加热丝3-4通电工作，保持固定框架3的两侧板温度在0度以上，可以使活动热板4正常的活动；气温继续下降，冰块增多，冰盖增厚，膨胀的冰块将活动热板4向固定框架3的底板3-2出现位移，压缩阻尼器2的复位弹簧，增大弹性容器5内压力，如图2所示，当弹性容器5内压力增大到一定值时，安全阀1工作排出部分气体，使弹性容器5内压力处于恒定状态，随着气温的降低，冰层8越来越厚，活动热板4向固定框架3的底板3-2出现位移量△越来越大，根据实际需要通过温度控制器7设置位移量为100-400mm中任意需要值，当位移量△达到设定值时，导致固定框架3与活动热板4之间的位移传感器4-1工作，活动热板4的碳纤维加热丝4-3分组分别得电加热，热板温度传感器4-4控制金属钢板4-2的温度处于0度以上，让冰层8不再继续膨胀。

[0034] 本发明以某水库的闸门面板防止门叶承受冰静压力作用为例，该水库所在地最低气温-36℃，极端最低气温-46℃，水库多年最大结冰厚度1.0米，极端结冰厚度1.2米，闸墩之间宽度10.0米，最大风力10级，闸门门叶承受冰静压力宽度10.0米。

[0035] 方案一：采用苯板防冰胀压力，根据水工建筑物抗冰冻设计规范，苯板宽10.0米，高3.6米，厚180毫米，将苯板铺设在闸门门叶上游侧，苯板覆盖一层塑料薄膜，在塑料薄膜四周压载防风。此方案优点在于不需要任何电源，缺点是每年必须更换一次苯板，若风力太大，塑料薄膜四周压载防风失败，就需要人工切开冰槽，其人身安全没有保障。

[0036] 方案二：采用加热板通电融冰，根据水工建筑物抗冰冻设计规范，加热板宽度10.0米，高1.5米，加热面积15平方米，连续加热功率4.5千瓦，一年融冰180天，平均每天工作20小时，每年需要电力大约12150千瓦小时。

[0037] 方案三：采用本发明所述的用于水利工程防冰胀装置，该装置采用方形框架，宽度10.0米，高2.0米，厚300毫米，通过平衡配重6使该装置露出水面200毫米，刚好使其上侧的两个阻尼器2露在水面，水下1800毫米，在没有配重情况下，浮力等于重力，因浮心低于重心，装置只能水平漂浮在水中，只有增加配重情况下，浮力等于重力与配重之和，只有当浮心高于重心时，装置才能竖直漂浮在水中，根据设置需要该装漂浮在水下1800mm,所需要的浮力F＝5400kg，本装置的重力W＝3400kg，根据计算所需配重为P＝1000kg。水下部分中，最大结冰层厚度1200毫米，非结冰层600毫米，其下侧的两个阻尼器2处于装置下方的水中。根据水工建筑物抗冰冻设计规范，在达到最大结冰层厚度时，冰胀沿冰面的膨胀最大可达结冰厚度的0.15倍，即180毫米，将位移传感器4-1调整位移量△为200毫米，即固定框架3与活动热板4相对移动量达到200毫米时，活动热板4才启动加热，为了使活动热板4在固定框架3内自由移动，在固定框架3左右两侧热板通电加热，所配热板宽250毫米，高1500毫米，面积0.75平方米，连续加热功率225瓦，在固定框架3与活动热板4之间安装弹性容器5，在弹性容器5内灌装防冻液体，防冻液体具有双重作用，作用一是将非冰冻层的热量传递至冰层，作用二是对平衡配重6的补充，增加本装置的浮力。在环境温度低于0度时，水面开始结冰膨胀，活动热板4受冰胀压力作用克服阻尼器2的弹簧力及弹性容器5的弹力向固定框架3移动，随着环境温度的进一步降低，其位移量进一步加大，为了使这种位移能自由进行，固定框架3左、右两侧热板在0度时就通电加热，保持融冰状态。位移量200毫米充分考虑极端最低气温时结冰厚度导致冰面的膨胀量，基本上活动热板是不会出现通电加热工况的。该方案中的自适应冰胀装置可以长期使用，一年融冰180天，平均每天工作20小时，每年需要电力大约810千瓦小时。

[0038] 经过对比试验，可以看出本发明的使用寿命比泡沫板的使用寿命长，而且整个装置的费电量比普通的电热融冰板非电量小很多。