CN1028215C - 破冰船 - Google Patents

Abstract

为了改进船航行在覆盖冰的水域，无论向前或倒退行驶时的机动性，破冰船的船体配备有破冰船部件，诸如扩冰刀(30)等，它布置在船侧壁(21，22)上，从船侧横向伸出，构成水下船体的最宽处，扩冰刀(30)或切割刀口或其某些部分通过旋转，可能全部地或部分地从水下区域移出，从而水下船体建造得可缩到较小的宽度，减少到安装扩冰刀(30)或切割刀口的船区段后方的船体宽度。

Description

本发明涉及带有改进机动性装置的一种破冰船，这种破冰船的一些部件安置在船体侧壁并从船侧横向伸出，这些部件有诸如扩冰刀等等，最好能够构成水下船体的最宽处。

已经知道将扩冰刀或切割刀口装配在船头来改善破冰性能。这些扩冰刀或切割刀口是分段的钢质部件，沿船的纵向延伸，并布置得从船体的侧壁面横向伸出。在受限制的航道条件下，特别是通过狭窄的船闸（lock）时，只有在可以不考虑最大承载能力和/或稳定性的条件下，才能使用其宽度大于其后的船身的宽度的船头，而承载能力和/或稳定性取决于由水道狭窄处所限定的宽度。

再者，这种破冰船在水中常常难以灵活地运动，特别是几艘船编队航行，破冰船在队首的情况下，因为破冰船的速度在每种情况下都取决于编队航行中最慢的那艘船的速度，所以，当各船之间的距离非常大时，冰块漂入由破冰船破开的水道横向限制了最后船只的区域中已破开了的航道，并且增加了对最后几艘船的摩擦阻力，这又导致速度进一步降低，但这又不能用缩短各艘船之间的距离来改正，因为 如果缩小了船间距离，由于一条船靠着另一条船航行，而很容易发生碰撞事故，特别是由于破冰船没有足够的航行空间来通过倒退使船队从冰的压力中脱出。这就是破冰船常常需要横向地破开航道，以便向冰层中破出安全航道的原因，然而为了做到这一点，破冰船不得不转过一个较大的弧形。此外，由于冰块限制了航道，破冰船很难就地转动，而且横向突围也常常相当困难。

此外还要加上这种情况，即在破冰船装有布置在船体侧壁上并从船侧横向伸出的扩冰刀等等破冰船部件的情况下，在能通过船闸宽度的同时，要在自由水面上破出比后面的船只宽的航道，只有破冰船的头部宽度在进入船闸之前能缩小时才有可能，并且，在航出所说的船闸后，这个宽度又能再次复原。已知的破冰船都不能满足这个要求。

本发明解决了提供开头所说的那种类型的破冰船的技术问题，这种船在冰覆盖的水面上前进和后退时，机动性得到了改善。此外，后退时，破碎的浮冰块还必须再分劈成更小的块，所以，螺旋桨区域内便不会有冰，至少大块的冰块不能到达螺旋桨区，目前本发明可作到这点。

为解决这个技术问题，提出了开头所说的那种类型的破冰船。根据本发明，这种船的建造方式是，在如扩冰刀或切割刀口之类的船部件的范围内，水下船体的宽度建造得较小，最好缩小到船上安装有扩冰刀或切割刀口的区段后方的船体的宽度，因为通过移动或旋转， 扩冰刀或切割刀口或某些部分，在船只操作时，可以完全或部分地移出水下区域。

在用这种方式建造的破冰船中，为了能通过狭窄的水道地点，如船闸，扩冰刀或切割刀口可以利用适当构造的、合适的装置而缩回，摆入，向上抬入、绕枢轴转入到船体上适当的位置或凹槽中，在离开这种狭窄的水道地点之后，扩冰刀或切割刀口可以向外伸出到其破冰操作位置。用这种方式建造的破冰船，满足以下的要求，即它可以通过船闸的宽度，在进入船闸之前，破冰船头部的宽度先缩小，在离开船闸之后又恢复原状，同时在完全是冰的表面上，开出一条比随后的船只宽的航道来。用这种方式建造的破冰船在后退时的优点是，它可以缩回，向内绕枢轴转动，向内摆动扩冰刀或切割刀口，以便于后退，并且因之可以节约能量。如果扩冰刀或切割刀口和/或破冰船尾部不具有特殊的结构，当破冰船必须退后以使质量有适当的运动以便前进时，扩冰刀或切割刀口能从其破冰位置移开，这是特别有利的优点。特别是要作反复后退运动时，可以把扩冰刀或切割刀口收回到船体中，更有特别的优点。

再有的好处是，在骨架横截面中的扩冰刀的外缘可以做成锐边的，圆角的或是斜角的形状。

船的向外伸出的可移动部件安置在船体的凹槽中，可以利用液压。电气、机械的或其它结构的适当位移设备而移动到所要求的不同的操作位置，而在缩入、摆入或向内位移的状态时，向外伸出的可 移动的船部件末端与船壳平齐。

在船体侧壁上，向外伸出的可移动的船部件铰接在近水平延伸的轴上，或者是这些部件可绕着基本上沿船只纵向的轴转动。此外，向外伸出的可移动的船部件可以沿着船体固定地或可移动地以多种方式布置。

向外伸出的可移动的船部件可以安装在船体的前部也可以在船体的后部。在船的前、后部都安装也是可能的。

船体上容纳可移动的船部件的凹槽和/或可移动的船部件本身做成是可加热的。此外，也有可能将突出的、固定的船部件做成可加热的。

本发明的另一些优点也可由以下各权利要求表现出来。

以下借助于各附图来解释本发明的主题，其中：

图1为一仰视简图，表示一个船体，具有浮筒式结构的船前部，并在船前部区带有扩冰刀或切割刀口;

图2部分是视图，部分是垂直截面图，表示船体的一个断面带有一个凹槽，用于存放可绕一位于上方的轴摆动的扩冰刀，图上所示为扩冰刀绕枢轴向外转出的位置;

图3表示图2的扩冰刀绕枢轴向里转入的位置;

图4部分是垂直截面图，表示船体的一个截面，带有一个凹槽，用于存放绕位于下方的轴转动的扩冰刀，图上所示为扩冰刀绕枢轴向外转出的状态;

图5是局部侧视图，表示船体的前部，它带有适合于外形轮廓的扩冰刀，扩冰刀绕水平轴转动;

图6用放大的垂直断面表示图5中的扩冰刀;

图7表示船前部的侧视简图，有一扩冰刀布置在船前部区域中，船前部有一个固定段和一个摆动段;

图8为局部俯视图，表示一艘破冰船的船前部，这里有横向伸出的扩冰刀的具体布置，船体上有容纳扩冰刀的凹槽，其中有加热装置;

在图1所描述的实施例中，破冰船的船体10的前部11有浮筒形的船前段12，其后面是U形的船前水下部分。浮筒状船前段12在其前部有向前倾斜的表面。

根据图1的船，其船前部有一前区13，横向扩展占了船宽的大部分，并且向前倾斜而到达顶部。该前区13的外侧边缘以两侧边缘14的为限，此边缘14的纵向有一部分是弯曲的，它们位于船体之内，或者是横向相对于其上的船体而伸出。前区13从前到后，横向垂直于船的纵轴，向下逐渐增加偏斜或弯曲。

按照图1，船体10中船肋15的底侧位于两个侧边缘14之间，它从船的长度上前区13达到中线平面16中的船底17这一点开始，至少到达船中段平面18，朝向船后部，再次逐渐横向缩小，向下偏斜或弯曲。在这种情况下，侧向边缘14继续跨过船的长度的很大的一部分，以卷边式的增厚部分19的方式伸向船的后部。这些卷边式的 加厚部分19朝向船后部，在螺旋桨轴隧的侧向界限处终止。

船体10的浮筒式船前段12的侧向边缘14，在船前部区11的范围内，带有破冰船部件，如扩冰刀、切割刀口等，从船体侧壁21，22横向伸出，可以是固定的，也可以是可移动的，这在下面还要细讲。这些扩冰刀是船体10的中段轮廓线之上的横向伸出物。在图1中示出的船体10上，向船头方向倾斜直到船顶的前区13，可以通向后面而进入水下的船前段，底部有V形的倾斜船肋。前区13在其终止区制成中间稍微弯曲，从而形成了一个逐渐而不大陡的过渡区，过渡区达到实际的水下船中段，其底部具有V形偏斜的船肋。再向后，船肋是梯形的，其轮廓线由基线或船底17构成，并沿着偏斜的侧线延伸，这时要比前面的V形船肋更陡地倾斜。

在前区之内，侧向边缘14至少在一段上布置在设计吃水线20之下，在两个平行于中线平面16的两个侧向限制平面之中，构成水下船体的最宽的部分。向前倾斜直到船顶的前区13，在其纵向伸展的中央区域之内，有一刚好在设计吃水线20下、与船龙骨近于垂直的水下船肋界线，在这个区域内，前区13至少是近似地形成一个平面。侧向边缘14再进一步通向前面，超过前区13，通向设计吃水线20之上，并通入两个双体船式的船首，与其相比，船体在中线平面16的区域内缩回，并比两个船首23更陡地向上抬起。此外，船的形状至少在侧向边缘的纵向延伸线之上是由船肋所形成的，船肋朝向外侧，是中空的或是凹下的。船尾的标记在图上为25。然而，破冰船船体也 可有其它构形的船前部和后部形状，可以配备横向伸出的船部件。

船体的两个侧壁21、22都配备有一个扩冰刀30，做为由船侧伸出的破冰船部件，也可能在船体上设置切割刀口来代替扩冰刀。切割刀口设在船的两侧，并横向伸出在位于水下的船宽之外，形成了船体与冰接触区的最宽的地段。下面所描述的是带有扩冰刀30的船体实施例，但船体也可以设置切割刀口。

扩冰刀30设置在船体侧壁21、22上，安装方式是，通过在船的操作期间扩冰刀30的缩回、收回、向内转动、向上抬起等等动作，使船体横梁或船体在其最宽的区段，也就是安装了扩冰刀的船前部区，宽度可以缩小，最好是缩小到安装了扩冰刀30的部分后方的区段的宽度，这里假定船的最宽部分就是图12所描述的船体10上形成船前部11的那一部分，这里装设有横向伸出的或可横向伸出的扩冰刀30。在这种情况下，各个最宽的船体部分总是形成于安装了扩冰刀30、并可横向伸出的那些区域。

扩冰刀30的结构为分段钢质部件，设置在船体10的侧壁21、22上的凹槽40之内。

按照图2和图3，在船体侧壁21上，在侧壁22上也一样，设置有一个凹槽40，其中安置有扩冰刀30，其结构为杆状分段部件或是一个整体，凹槽40在船体的纵向伸展，其长度相应于扩冰刀30的长度。

凹槽40的断面图和扩冰刀30的断面图相适应，当扩冰刀30 转入其相应的凹槽40中时，它完全处于凹槽之内，并且位于船的侧壁21、22所形成的平面中。

为了使每个扩冰刀30能向内或向外位移，或向内、外转动，或为了向内、外折叠，在船体10之内设置有液压的、电气的、机械的或其它结构的合适的位移部件50，以保证能令人满意地操纵扩冰刀30。在图2、3及在图8、9中所示的实施例中，这些驱动部件50的结构是液压驱动缸，然而也可以提供其它适当结构的驱动装置。

按照图2和图3，扩冰刀30的结构方式是，当扩冰刀在其凹槽40中时，扩冰刀的外侧面位于船体侧壁21所形成的平面中，使扩冰刀并不伸出船体侧壁21所形成的平面之内，使得船体的最大宽度、或是船前部的最大宽度由船体两个侧壁21、22所确定（图3）。

按照图2、3以及按照图8、9，扩冰刀30的横截面轮廓选择了直角三角形而没有用许多其它可能的形状，在上部区域28之处，它与船体侧壁21相铰接，可绕近水平伸展的枢轴转动，在各种情况下，转动枢轴28的趋向相应于所形成的船前部11的倾斜度。船体10的两侧壁21，22上的扩冰刀30围绕着基本上沿船的纵向延伸的轴转动。在这种情况下，在凹槽内扩冰刀30是这样安装的，即在转入的状态下，当扩冰刀30转入其凹槽40时（图3），构成扩冰刀断面轮廓的基面的侧边30a就位于由船体侧壁表面所形成的平面之中。当扩冰刀30处于这种转入的状态时，船体另一侧壁上的扩冰刀也处于这种状态，破冰船可通过无冰的净水及船闸通道。而在操作状态 下，也就是在破冰的状态下，扩冰刀30处于图2所示的位置。凹槽40的断面轮廓同样相应于扩冰刀30的断面轮廓，所以扩冰刀可以完全转入到凹槽40之中。扩冰刀30的外缘31制成尖锐形、圆角或者是取船肋的断面形状的斜角形（图2）。扩冰刀30圆角形外缘形状如31a所示。

伸出的、可移动的船部件，诸如扩冰刀30或切割刀口，沿着船体10可有多种布置，做成固定的或可移动的。在可移动的情况下，扩冰刀30有导向装置，并保持在船体侧壁21、22上纵向导向槽之内，在这种情况下，可以用液压的、电气的、机械的或其它结构的合适部件（图中未示出）来实现位移。此外，有可能在船体10的每一侧壁21、22上各布置一个扩冰刀30，可以沿着船体移动;然而也可能在每一船侧壁21或22上布置一串几个扩冰刀，它们都可以沿着船体移动。这种如扩冰刀30之类的外伸的可移动式（即可向外、向内移动）的船部件的沿船体可移动式安置，使得可以把扩冰刀30调节或设置到最有效的操作状态。

除了可以在船前部上安装扩冰刀30之类伸出的可移动式船部件之外，还有另外一种安置的可能性，即这种部件也可以安置在船体的后壳25中，这是在船前部11上的伸出的可移动式船部件之外，再提供的。

除了图2和图3所示实施例，扩冰刀可以绕着位于船体侧壁21的上部区域内的轴28转动外，根据图4，还可能用以下方式来实现 扩冰刀的布置，即转动轴位于船体侧壁21的下部区域之内。

在图5所示的实施例中，安装在船体侧壁21上的扩冰刀30的外形相应于26所示的船肋轮廓线的趋势。在图5中，切割边缘线用27标示，而当扩冰刀30由图5中所示的抬起的位置沿箭头X所示的方向向下转动时，切割线较低，在228所示之处。扩冰刀30的轮廓在其下部区域如图6所示。

在图7中，可向外移动的扩冰刀30的区域用A标示。还有用B标示的一个区域表示外形适配区，在这种情况下，这个适配区可以构成为扩冰刀30的一个适当配置的后部区段40，这时，船体侧壁上的凹槽就相应于扩冰刀30的整个长度。此外，在这种情况下，还存在船体侧壁21上将扩冰刀30之后的形状适配区一起制造成形的可能性，然而在过程中无需使船体侧壁21、22的宽度在扩冰刀的区域内加大。在图7中，冰层用200标示。

在图7所表示的实施例中，船体侧壁21上的扩冰刀30系分两部分制成，包括一个可活动部分30a和一个固定部分30b、尽管30b是固定安置的，30b的结构方式使得两部分30a、30b最终有连续的外形。扩冰刀30的可移动部分30a在28a处铰接到固定部分30b上，或者绕着船体上设置的一根轴转动。可移动的扩冰刀部分30a的转动方向如箭头X₁所示。

当用扩展的扩冰刀30在冰上航行时，为了从凹槽40中适当的空腔中除去破碎的冰块，或为了持续地保持空腔中无冰，备有加热装 置或冲洗系统或冲洗装置，利用此装置，可把例如加压水或热的加压水通过构成凹槽40的壁上所设置的排出孔、排出喷嘴等，喷入凹槽40所构成的空腔内。图8用简图表示该冲洗系统。构成容纳扩冰刀30的凹槽40的壁用45标示。在这个壁上，有多个排出孔。排出喷嘴或类似部件81，经过压力供水管路82与压力水产生装置80相连，也可以与水加热装置（图中未示出）相连。

船体10中容纳可转动船部件30的凹槽40，和该部件本身都制成可加热的。

Claims (5)

1、一种带有改进机动性装置的破冰船，其破冰部件位于船侧壁上，并侧向伸出，构成水下船体的最宽处，其特征在于，每一破冰部件(30)具有直角三角形的横截面，并且，在船体侧壁(21)上，部件(30)以其上部或其下部，绕一水平伸展的旋转轴(28)绞接到船体侧壁(21)，其中，在船纵向延伸的旋转轴(28)的指向，相应于每一特定的船前部(11)的倾斜度，部件(30)的外边缘(31)，在其结构的截面上构成为锐边，圆角边或斜角边，并且，操作时，破冰部件(30)借助液压、电动、机械或其他适当手段绕旋转轴28转动至所需位置，在收回状态下，其末端与船壳平齐。

2、根据权利要求1的破冰船，其特征在于，所述破冰部件（30）设置成可沿船体（10）移动。

3、根据权利要求1的破冰船，其特征在于，所述破冰部件（30）可布置在船前部（11）。

4、根据权利要求1的破冰船，其特征在于，所述破冰部件（30）可布置在船尾部（25）。

5、根据权利要求1的破冰船，其特征在于，所述破冰部件（30）可同时布置在船前部（11）及船尾部（25）。

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