CN103979082B - 一种破冰船舶结构 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有破冰船舶工作效率低、损耗度高的情况，设计了一种新型破冰船舶结构，包括设有破冰装置的船体，其特征在于，所述破冰装置包括固定安装在船体底部的伸缩钢架与控制钢架撑起与收缩的驱动装置，且船体底部设有容置所述伸缩钢架和驱动装置的凹槽。本发明通过在船体与冰块的接触面设置可伸缩的钢架结构，在船舶靠在冰面上时，撑起钢架，减少船体与冰面的接触面积，以增大船体施在冰面上的局部压强，使冰面更易于破裂，减少船体的冲撞次数，显著提高了破冰效率，并降低了船体的损耗。

Description

一种破冰船舶结构

技术领域

本发明属于船舶制造技术领域，具体为一种破冰船舶结构。

背景技术

1871年德国工程师施泰因豪生设计，并在汉堡造船厂建成了世界上第一艘破冰船“埃斯．布雷赫尔一号”。从那以后，破冰船得到了很大的发展，特别是欧美国家，由于领土面积大部分地处寒带，不少港口全年的冰冻期长达半年，在此期间，需要破冰船维持港口及航道的畅通。所以在这些国家，破冰船的设计和建造历来很受重视。由于资源的不断消耗，未来将会是资源竞争的时代。随着时代的进步和科学的发展，人们逐渐发现了海底丰富的矿产资源如油、煤、天然气、铁等。但这些资源地处极区与寒区，开采难度较大，为了开发这些资源，需要进行各种各样的设备运输，资源的回运，寒冷地带的基地建设，救助以及物资补给等，因此，为了确保冰海航行的畅通，破冰船就成为了必不可少的工具了。

现代破冰船的破冰技术比较单一，通常采用“冲撞法”和“连续法”。连续法主要是以一定的速度还有靠螺旋浆和船头的力量把冰层撞碎。在冰况不是很复杂而且对船舶阻力不大的情况下这种技术很适用。破冰船的一个特点是船首很尖又比较坚固，破冰船的另一个特点是船头处吃水很浅，从船头到中部吃水深度是逐步增大。采用冲撞法是由于破冰船的很多破冰工作无法靠“连续法”完成，所以破冰船不一定靠正面冲进冰层，而是冲到到冰面上去，使船头下面的冰层由于受到重压很快发生破裂来进行破冰的。如果船舶不能成功使冰面碎裂就必须使船舶后退反复突进，直到冰层破裂。这种破冰方式效率不是很高。目前来看，当破冰船遇到比较厚的冰层时大部分很难一次性使冰层碎裂，当反复突进时，不仅使得航程时间变长了还使船舶结构的损伤加大了，这样导致船体被冰层卡住的概率增大（雪龙号事件）。

所以为了提高破冰的效率与增加船舶的总纵强度，有必要研制新型的破冰船舶结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，提供一种能够提高破冰效率、降低耗损的破冰船舶结构。

为实现上述技术目的，本发明公开的技术方案为：

一种破冰船舶结构，包括设有破冰装置的船体，其特征在于，所述破冰装置包括固定安装在船体底部的伸缩钢架与控制钢架撑起与收缩的驱动装置，且船体底部设有容置所述伸缩钢架和驱动装置的凹槽。

本发明船舶在没有浮冰的航区行驶时，通过驱动装置，伸缩钢架可向前或向后收起在船底的凹槽中，以减小阻力，同时，钢架的设置亦提高了船舶的总纵强度。当航区有浮冰且船舶不易通过时，将船舶靠上冰面，开启驱动装置，使伸缩钢架撑起，增大船体施在冰面上单位面积的压强，使冰面更容易破碎，提高破冰效率，降低船舶对冰面的撞击次数，进而降低船舶在撞击中受到的损害。为进一步的保护船体，可在所述船体的船首部设置加强模块(或说加固模块、抗冲撞模块)，所述加强模块顶部距离船体甲板的高度约为甲板到船体底板高度距离的三分之一。

在上述方案基础上，进一步改进的方案还包括：

所述伸缩钢架的主体钢架包括若干行沿船体长度方向排布的钢架单元，所述钢架单元包括一根主杆和对称分布于主杆两侧的多根支杆，所述支杆两端分别与主杆和船体活动连接，钢架单元撑起后，主杆与支杆构成若干倒三角结构。

所述钢架单元还设有辅助钢架，所述辅助钢架包括若干分布于主杆两侧的辅助杆，所述辅助杆与位于主杆同一侧的支杆倾斜角度相同，辅助杆两端分别与主杆和船体活动连接，且辅助钢架的杆体直径小于主体钢架的直径。

为保障钢架的强度，上述的主体钢架、辅助钢架优选采用高强度的钢材料制成。

所述伸缩钢架的钢架单元部分设置于船身底板前半部，部分设置于底板与船首底部的过渡连接部位。

作为优选，所述驱动装置采用液压装置，所述液压装置的输出轴与主体钢架活动连接。

所述钢架单元撑起后的高度不高于船底板到船甲板高度的十五分之一。

作为优选，所述船首为直线折角型（艏）。

本发明的有益效果：

本发明的破冰船舶结构破冰效率高，可有效降低破冰过程对船体的损害，降低船舶使用和维护成本，通过安装加强模块使得船体结构直接撞击冰面的能力进一步增强，既能提高连续法的效率，也能增加冲撞法的能力。且本发明船舶易于制造，使用操作方便，同样适宜于在现有船舶的结构基础上实施改造。

附图说明

图1为本发明的侧视结构示意图；

图2为本发明的主视结构示意图；

图3为本发明的仰视结构示意图；

图4为船底凹槽的局部结构示意图。

上图中，1-主体钢架，2-液压装置，3-辅助钢架，4-活动销，5-凹槽，6-加强模块。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术效果，下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步的介绍。

如图1至图3所示的一种破冰船舶结构，其船体底部设有破冰装置。所述破冰装置包括设置在船身底板及底板与船首底部过渡连接处的伸缩钢架及液压装置2,船体底部同时设有容纳所述伸缩钢架及液压装置2的凹槽5。

所述伸缩钢架包括主体钢架1及辅助钢架3。所述主体钢架1包括若干行沿船体长度方向排布的钢架单元，所述钢架单元包括一根主杆和对称分布于主杆两侧的多根支杆，支杆一端通过活动铆接的方式固定在船体底部，另一端通过活动销4与主杆连接。主体钢架1优选采用直径为120毫米的杆体。所述辅助钢架3包括若干分布于主杆两侧的辅助杆，所述辅助杆与位于主杆同一侧的支杆倾斜角度相同，辅助杆两端分别与主杆和船体活动铆接，优选采用直径为60毫米的杆体。

所述主体钢架1在破冰过程中承担主要作用，优选采用高强度钢，钢架通过液压装置2撑起后，主杆与支杆构成倒三角结构，且撑起时最大高度不得超过原船底到甲板高度的十五分之一，主体钢架1大大减少了船底与冰面的接触面积，当船舶驶上冰面时，能迅速靠船舶自身重力切入冰层，使得冰面破损效率提高。所述辅助钢架3优选采用高强度钢，主要承担辅助破冰的任务，当船舶破冰时，通过加大整个钢架切入冰面时的侧面压强来提高破冰效率。

所述液压装置2焊接在船底与主体钢架1之间，承担整个钢架的动力作用，使得主体钢架1和辅助钢架2可以自由伸展与收起，并且可以使船底破冰装置在液压作用下以一定频率冲撞冰面。一方面保证了破冰装置与冰面的连续冲撞，增加了动能与速率，使冰面更容易破碎，另一方面减小了船舶航行的阻力。没有破冰任务时，液压装置2收缩，将钢架收入凹槽5中，尽量减少阻力。所述凹槽5可采用焊接的方式安装在船底，凹槽直径与形状在不阻碍钢架伸缩的情况下，尽量与钢架契合。

船体底部的钢架分为两个部分，一部分安装在船身底板的前半部分，一部分安装在船首与底板的过渡连接处。

所述船体的船首部设有外侧面为弧形的加强模块6，主要用于撞击靠近船舶的大型浮冰，增强船首直接冲撞冰块部位的牢固程度，优选采用刚强度钢。所述加强模块6的位置设置在其顶部距离船体甲板的高度为甲板到船体底板高度距离的三分之一左右。而所述船首优选采用直线折角型船首（艏）。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种破冰船舶结构，包括设有破冰装置的船体，其特征在于，所述破冰装置包括固定安装在船体底部的伸缩钢架与控制钢架撑起与收缩的驱动装置，且船体底部设有容置所述伸缩钢架和驱动装置的凹槽；

所述伸缩钢架的主体钢架包括若干行沿船体长度方向排布的钢架单元，所述钢架单元包括一根主杆和对称分布于主杆两侧的多根支杆，所述支杆两端分别与主杆和船体活动连接，钢架单元撑起后，主杆与支杆构成若干倒三角结构。

2.根据权利要求1所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述钢架单元还设有辅助钢架，所述辅助钢架包括若干分布于主杆两侧的辅助杆，所述辅助杆与位于主杆同一侧的支杆倾斜角度相同，辅助杆两端分别与主杆和船体活动连接；所述辅助杆与所述主杆活动铆接，所述支杆与主杆通过活动销铰接。

3.根据权利要求1所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述伸缩钢架的钢架单元部分设置于船身底板前半部，部分设置于底板与船首底部的过渡连接部位。

4.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述驱动装置为液压装置，所述液压装置的输出轴与主体钢架活动连接。

5.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述钢架单元撑起后的最大高度不高于船底板到船甲板高度的十五分之一。

6.根据权利要求1-3中任一权项所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述船体的船首部设有加强模块，所述加强模块顶部距离船体甲板的高度为甲板到船体底板高度距离的三分之一。

7.根据权利要求6所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述加强模块的外侧面为弧形。

8.根据权利要求6所述的一种破冰船舶结构，其特征在于，所述船首为直线折角型。