CN105015718A - 降低冰层支撑力破冰的方法及破冰船 - Google Patents

Abstract

本发明一种降低冰层支撑力破冰的方法及破冰船，涉及破冰船制造技术领域，其特征是在破冰位置的冰面下方通过采用水泵向下导流或旋转机械制造涡旋产生负压以降低冰面支撑力的方法来配合破冰船压冰破冰，这种釜底抽薪式的方法使得冰层自身的重量成为冰层的弱点，大大降低了破冰的难度。这种全新的破冰方法使小吨位破冰船在极寒地区破厚冰成为可能，具有十分广阔的应用前景。

Description

降低冰层支撑力破冰的方法及破冰船

技术领域

本发明涉及破冰船制造技术领域，特别是一种新的破冰方法和破冰装置，它能够大大降低破冰船破冰难度，特别是为小吨位破冰船破厚冰提供了可能。

背景技术

现在的破冰船都是依靠超大的吨位、强大的动力，硬碰硬地切开冰面、调整前后舱重量压垮冰面的方式来实现破冰，也的确有效。但是传统的方法面临着破厚冰必须由大吨位的船、庞大的动力来支撑，而且破冰速度慢的问题。像今年雪龙号破冰船南极救援碰到1米多厚的冰就需要等风向天气的变化来实现脱困的问题，充分地说明了目前-大吨位破冰船破厚冰，小吨位破冰船只能破薄冰的技术尴尬。

平静的水面为冰层提供了稳定而坚实的支撑力，越厚的冰越能够一部分沉在水里、一部分浮在冰面与之形成一个整体，水与冰的优势整合在一起，强大无比。

冬季失去水支撑的冰面自行垮塌的现象表明，冰层得不到水的均匀支撑力，其自身的重量就会使其自行断裂,而如果在冰面支撑力薄弱的环节施加很小压力，就会很容易瓦解局部冰层。

鉴于上述分析，目前破冰所采用“硬碰硬”的技术思路存在对破冰船吨位要求高、耗费大量能源的局限性。全新的破冰思路将为提高破冰效率带来极大的提升作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低冰层支撑力破冰的方法及破冰船，能克服上述技术对破冰船吨位、动力要求高且破冰速度慢的缺点，采用扰动冰面下方的水在其局部产生负压以减弱或破坏平静水域稳定、均匀浮力对局部冰层的稳定支撑力，使失稳冰层在支撑力薄弱的位置因自身重量发生向下坍缩趋势，同时配合行进的破冰船切割、压断冰层。

本发明的技术方案如下：

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：在需要破冰位置的冰面下方采用水泵向下导流或旋转机械制造涡旋产生负压；

所述的根据一种降低冰层支撑力破冰的方法所制成的破冰船，所述破冰船船头水线下设置有旋转器，所述旋转器固定安装在船体前下部与船内的旋转驱动装置相连接，所述旋转器的的旋转部分是底部双勺状的音叉式样；

所述的根据所述的一种降低冰层支撑力破冰的方法所制成的破冰船，其特征在于：破冰船船头水线下设置有管式导流装置，所述管式导流装置包括固定管部、泵、篱笆管口、伸缩管部和浮圈，所述固定管部固定在破冰船底部，所述泵设置在所述固定管部内，所述伸缩管部位于所述固定管部在破冰船船头方向上的位置，所述篱笆管口位于所述伸缩管部的上方，所述浮圈位于所述篱笆管口的颈部；

所述管式导流装置可以是两根，其所述固定管部分别固定在船底两侧；所述管式导流装置的出水口位置可以在船底纵向的任意位置。

由于采用了上述的技术方案，本发明具有以下有益效果：

与现有破冰船相比，本发明具有根据冰层必依靠须稳定浮力才能保全自身的弱点，利用冰层自身重量的坍缩趋势与破冰船压冰的合力破冰，使得同吨位的破冰船较传统技术能够破坏更厚的冰层，彻底改变目前在极寒地区只能由大吨位、强大动力的破冰船完成破厚冰任务的局面，以及大大提高破冰效率。

附图说明：

图1为本发明漩涡制造型破冰船结构示意图；

图2为本发明管式导流装置破冰船结构示意图。

图号说明：

1、破冰船，2、管式导流装置，3、固定管部，4、泵，5、篱笆管口，6、伸缩管部，7、浮圈，8、旋转器。

具体实施方式：

为使本发明的技术方案便于理解，以下结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，为本发明的漩涡制造型破冰船，包括破冰船1、旋转器8，旋转器8固定安装在破冰船1的船体前下部与船内的旋转驱动系统相连接，旋转器的的旋转部分是底部双勺状的音叉式样。当需要启动旋转器破冰时，旋转器的转动会在船头前冰层下面制造出漩涡，漩涡的巨大向下吸引力，导致冰层局部的支撑力减少很多，该部位冰层的巨大重量出现塌陷趋势，甚至在巨大的向下应力就使冰层断裂。

实施例2：

如图2所示为本发明管式导流装置型破冰船，管式导流装置2的篱笆管口5是工作时的进水口，其直径2米，为有缺口设计，缺口深度1.2米，主要是防止导流过程中产生的负压以及浮圈7的浮力导致进水口与冰层贴合阻碍导流，浮圈7的作用是使进水口与冰层保持适当的距离以确保产生最佳的负压，伸缩管部6的设计主要是在冰层断裂时能够适当活动，防止管式导流装置2受到损坏。当固定管部3内的泵4启动时，冰层下的水会快速进入管式导流装置2并经管向船尾流出，这一过程不但在冰层下产生了负压，同时向后的喷水对破冰船1产生向前推进力，可谓一举两得。另外，如果出水口设置在船底稍微靠前的位置，喷出的水会对船底前部产生不稳定的举升力，船头会“磕头”，同样有利于破冰。或许会比传统破冰船前后舱反复排水、进水压仓的破冰效果更佳。

本发明的使用原理如下：

冰层因水体均匀且稳定的浮力会变得强大无比。但是冰层如果失去稳定水体的稳定支撑其自身是很脆弱的，任何局部的应力变化都会导致整个冰层内应力的巨大变化而土崩瓦解。“釜底抽薪”是本发明采用的策略。目的是通过在局部冰层下制造负压来破坏冰层所依赖的均匀、稳定的支撑力，使其自身重量成为破坏自身整体性的有效力量。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上和实质上的限制，凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用以上所揭示的技术内容，而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种降低冰层支撑力破冰的方法，其特征在于：在需要破冰位置的冰面下方采用水泵向下导流或旋转机械制造涡旋产生负压。 

2.根据权利要求1所述的一种降低冰层支撑力破冰的方法所制成的破冰船，其特征在于：破冰船船头水线下设置有旋转器，所述旋转器固定安装在船体前下部与船内的旋转驱动装置相连接，所述旋转器的的旋转部分是底部双勺状的音叉式样。 

3.根据权利要求1所述的一种降低冰层支撑力破冰的方法所制成的破冰船，其特征在于：破冰船船头水线下设置有管式导流装置，所述管式导流装置包括固定管部、泵、篱笆管口、伸缩管部和浮圈，所述固定管部固定在破冰船底部，所述泵设置在所述固定管部内，所述伸缩管部位于所述固定管部在破冰船船头方向上的位置，所述篱笆管口位于所述伸缩管部的上方，所述浮圈位于所述篱笆管口的颈部。 

4.根据权利要求3所述的管式导流装置，其特征还在于：所述管式导流装置可以是两根，其所述固定管部分别固定在船底两侧。 

5.根据权利要求3所述的管式导流装置，其特征还在于：所述管式导流装置的出水口位置可以在船底纵向的任意位置。