CN106939588A - 一种燃烧吹融连续破冰机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及破冰机构领域，是一种应用于海洋或湖泊破冰作业需求的燃烧吹融连续破冰机构。包括支架，机械臂，测距传感器，燃烧喷气器，控制中心。其中，支架、机械臂用于调整燃烧喷气器的位置和高度，使之较为接近但不接触冰层表面；测距传感器用于获得冰层表面位置的信息；控制中心，是分析、决策、控制机构，根据获得的信息，调整燃烧喷气器位置和高度，控制燃烧喷气器启动、运行、停止；燃烧喷气器产生高温高压气体，向小范围内冰层定向喷射，使之升温、融化、吹离。本发明用于融化、切割冰层，辅助破冰船破冰。本发明的优点：以消耗较少的能量将冰层切割成块，从而有效减小对破冰船的推进器及相关设施的要求，提高破冰效率。
Description
技术领域
本发明涉及破冰机构领域，特别是一种应用于海洋或湖泊破冰作业需求的燃烧吹融连续破冰机构。
背景技术
在寒冷的季节，海洋或湖泊中的冰对经过的船舶产生破坏和影响。现有破冰方法主要包括：顶撞法，以破冰船前进的动力，由船体挤碎冰层；冲撞法，破冰船先倒车，后退一段距离，然后双车全速前进，撞碎冰层；堆积水破冰法，先将船体内的水抽到后舱，接着把抬起的船头开到冰面上，然后又将后舱的水抽到前舱，借助水的重量压碎冰层。这些方法均对船体结构、推进装置及其附属设施等提出较高的要求，而破冰速度也不快。
发明一种经济快速的破冰机构是时之所需。
发明内容
本发明的目的是针对海洋或湖泊现有破冰需求，提出一种安全高效、不损伤船体的连续破冰机构。
本发明是这样实现的, 一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：包括支架，机械臂，测距传感器，燃烧喷气器，控制中心。
所述支架,固定在破冰船船体上，连接和支承机械臂。
所述机械臂连接、支承燃烧喷气器，用于调整燃烧喷气器的位置和高度，使燃烧喷气器较为接近但不接触冰层表面；也用于连接、固定测距传感器。
所述测距传感器固定在机械臂上，位于机械臂前端，用于获得冰层表面位置的信息。
所述控制中心，是分析、决策、控制机构，控制中心的输入端连接测距传感器以获得冰层表面位置的信息；输出端连接机械臂，控制机械臂运动以调整燃烧喷气器到距离冰层表面适当的位置和高度；控制中心的输出端连接燃烧喷气器，控制燃烧喷气器启动、运行、停止。
所述燃烧喷气器，使空气与燃料混合燃烧，产生高温高压气体，向小范围内冰层定向喷射，使小范围内冰层被加热直至融化，同时，高温高速气流吹走水汽，进一步加速该范围内冰层加热与融化，协助破冰船沿航道切割冰层。
所述一种燃烧吹融连续破冰机构用于融化、切割冰层，辅助破冰船破冰。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构还包括矩阵键盘，用于在必要时人工干预，以替代控制中心分析、决策、控制所述一种燃烧吹融连续破冰机构的启动、运行、停止。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构使用外加电源。
进一步，所述机械臂由三根连杆组成，分别是连杆一、连杆二和连杆三，三根连杆依次首尾相连；其中，连杆一可以受控绕自身作定轴转动；连杆三下端可以受控绕自身作定轴转动。控制中心控制连杆一、连杆二和连杆三的运动，从而调整燃烧喷气器到恰当的位置和高度。
进一步，所述燃烧喷气器的组成包括：燃料箱，运输管，压气机，燃烧室；所述燃料箱用于存放燃料；所述运输管用于将燃料箱中的燃料运输至燃烧室；所述压气机吸入并压缩空气，然后将压缩空气排入燃烧室；所述燃烧室将来自燃料箱的燃料与来自压气机的压缩空气混合并燃烧，产生高温高压气体，然后定向喷射出去，以加热、融化、吹离小范围内的冰层。
进一步，所述燃料是液体，如柴油；或者所述燃料是气体，如天然气。
进一步，所述燃烧喷气器向后倾斜安装，喷气口在下，空气从上部进入压气机，气流方向倾斜向后下方喷射出去。这样，有利于融化、吹离的冰水落在所述一种燃烧吹融连续破冰机构后方，减少粘附；也有利于更好的加热、融化、吹离冰层。
进一步，所述测距传感器是测距雷达。测距雷达用于获得冰层表面位置的信息。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构也用来融化，清除粘附在破冰船船体上的冰雪。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构或安装、固定在破冰船船首中间，或安装、固定在破冰船船首两侧，使用燃烧喷气器加热、融化小范围内冰层，同时，通过机械臂的调整和移动，配合破冰船的移动，使用燃烧喷气器的加热、融化轨迹为线性，最终，将破冰船航道内的冰层切割成块。
所述控制中心包括单片机，单片机输入端连接测距传感器以获得冰层表面位置的信息；单片机输出端连接机械臂，控制机械臂运动以调整燃烧喷气器到适当的位置和高度；单片机输出端连接燃烧喷气器，控制燃烧喷气器启动、运行、停止。
所述单片机为现有技术，可以为STC单片机或PIC单片机或EMC单片机或ATMEL单片机( 51单片机)或PHLIPIS 51PLC系列单片机等。单片机中存有事先编好的数字电路，皆在电脑上用编程语言完成。
本发明中，根据破冰机构领域的公知技术，在必要的地方设置必要的部件、单元或系统。
本发明的优点在于：1）所述一种燃烧吹融连续破冰机构，以消耗较少的能量将冰层切割成块，而不是依靠船身的重力将冰层压碎。从而有效减小对破冰船的推进器及相关设施的要求，提高破冰效率。
2）所述一种燃烧吹融连续破冰机构，采用非接触方式加热、切割冰层，相对顶撞法、冲撞法、堆积水破冰法对相关设施的结构要求更低，更为安全。
附图说明
图1 一种燃烧吹融连续破冰机构及其破冰船示意图。
图2 使用所述一种燃烧吹融连续破冰机构作业示意图。
图中，1 破冰船，2 一种燃烧吹融连续破冰机构 ，3 支架，4 机械臂，4.1 连杆一，4.2 连杆二，4.3 连杆三，5 测距传感器，6 燃烧喷气器，6.1 燃烧室，6.2压气机，6.3 运输管，6.4 燃料箱，7 控制中心，8 矩阵键盘，9 冰层，10 冰块，11 切割线，12航道，13 定轴转动。
具体实施方式
下面结合说明书附图1、2 对本发明作进一步描述。
一艘使用本发明构造的破冰船（1）在冰区作业，它的连续破冰机构这样的：如图1，所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）包括支架（3），机械臂（4），测距传感器（5），燃烧喷气器（6），控制中心（7）。
所述支架（3）,固定在破冰船（1）船体上，连接和支承机械臂（4）。
所述机械臂（4）连接、支承燃烧喷气器（6），用于调整燃烧喷气器（6）的位置和高度，使燃烧喷气器（6）较为接近但不接触冰层（9）表面；也用于连接、固定测距传感器（5）。
所述测距传感器（5）固定在机械臂（4）上，位于机械臂（4）前端，用于获得冰层（9）表面位置的信息。
所述控制中心（7），是分析、决策、控制机构，控制中心（7）的输入端连接测距传感器（5）以获得冰层（9）表面位置的信息；输出端连接机械臂（4），控制机械臂（4）运动以调整燃烧喷气器（6）到距离冰层（9）表面适当的位置和高度；控制中心（7）的输出端连接燃烧喷气器（6），控制燃烧喷气器（6）启动、运行、停止。
所述燃烧喷气器（6），使空气与燃料混合燃烧，产生高温高压气体，向小范围内冰层（9）定向喷射，使小范围内冰层（9）被加热直至融化，同时，高温高速气流吹走水汽，进一步加速该范围内冰层（9）加热与融化，协助破冰船沿航道（12）切割冰层（9）。
所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）用于融化、切割冰层（9），辅助破冰船（1）破冰。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）还包括矩阵键盘（8），用于在必要时人工干预，以替代控制中心（7）分析、决策、控制所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）的启动、运行、停止。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）使用外加电源。
进一步，所述机械臂（4）由三根连杆组成，分别是连杆一（4.1）、连杆二（4.2）和连杆三（4.3），三根连杆依次首尾相连；其中，连杆一（4.1）可以受控绕自身作定轴转动（13）；连杆三下端可以受控绕自身作定轴转动（13）。控制中心控制连杆一（4.1）、连杆二（4.2）和连杆三（4.3）的运动，从而调整燃烧喷气器到恰当的位置和高度。
进一步，所述燃烧喷气器（6）的组成包括：燃料箱（6.4），运输管（6.3），压气机（6.2），燃烧室（6.1）；所述燃料箱（6.4）用于存放燃料；所述运输管（6.3）用于将燃料箱（6.4）中的燃料运输至燃烧室（6.1）；所述压气机（6.2）吸入并压缩空气，然后将压缩空气排入燃烧室（6.1）；所述燃烧室（6.1）将来自燃料箱（6.4）的燃料与来自压气机（6.2）的压缩空气混合并燃烧，产生高温高压气体，然后定向喷射出去，以加热、融化、吹离小范围内的冰层（9）。
进一步，所述燃料是液体，如柴油；或者所述燃料是气体，如天然气。
进一步，所述燃烧喷气器（6）向后倾斜安装，喷气口在下，空气从上部进入压气机（6.2），气流方向倾斜向后下方喷射出去。这样，有利于融化、吹离的冰水落在所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）后方，减少粘附；也有利于更好的加热、融化、吹离冰层（9）。
进一步，所述测距传感器（5）是测距雷达。测距雷达用于获得冰层（9）表面位置的信息。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）也可用来融化，清除粘附在破冰船（1）船体上的冰雪。
进一步，所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）或安装、固定在破冰船（1）船首中间，或安装、固定在破冰船（1）船首两侧，使用燃烧喷气器（6）加热、融化小范围内冰层（9），同时，通过机械臂（4）的调整和移动，配合破冰船（1）的移动，使用燃烧喷气器（6）的加热、融化轨迹为线性，最终，将破冰船（1）航道（12）内的冰层（9）切割成块。
如图2，这艘破冰船（1）上共安装三套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）。其中，破冰船（1）船首正中安装固定一套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）；破冰船（1）船首两侧各安装固定一套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）；这两套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）是以船中心线为轴对称的，船首两侧的两套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）之间距离大于破冰船（1）船体最宽处。
当破冰船（1）在航道（12）内向前行进时，启动三套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2），并使其各自的燃烧喷气器（6）较为接近但不接触冰层（9）表面，三套所述一种燃烧吹融连续破冰机构（2）沿各自的切割线（11）加热、融化、吹走冰层（9），加热、融化的轨迹为线性，加之破冰船（1）的挤压，冰层（9）破碎成冰块（10）。进而，被切割破碎的冰块（10）在破冰船（1）船身挤压下被推到航道（12）周围冰层（9）之下（上）。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，但可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施方式和构件，相反，旨在涵盖包括在所附的权利要求书的主旨和范围之内的各种改型、特征结合、等效的装置以及等效的构件。此外，出现在附图中的各构件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各构件的尺寸可以与描绘在附图中的构件的尺寸不同。因此，本发明用于覆盖对本发明的改型和变形，只要它们均在所附的权利要求书和它们的等效方案的范围之内即可。
Claims (10)
1.一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：包括支架，机械臂，测距传感器，燃烧喷气器，控制中心；
所述支架,固定在破冰船船体上，连接和支承机械臂；
所述机械臂连接、支承燃烧喷气器，用于调整燃烧喷气器的位置和高度，使燃烧喷气器较为接近但不接触冰层表面；机械臂用于连接、固定测距传感器；
所述测距传感器固定在机械臂上，位于机械臂前端，用于获得冰层表面位置的信息；
所述控制中心，是分析、决策、控制机构，控制中心的输入端连接测距传感器以获得冰层表面位置的信息；输出端连接机械臂，控制机械臂运动以调整燃烧喷气器到距离冰层表面适当的位置和高度；控制中心的输出端连接燃烧喷气器，控制燃烧喷气器启动、运行、停止；
所述燃烧喷气器，使空气与燃料混合燃烧，产生高温高压气体，向小范围内冰层定向喷射，使小范围内冰层被加热直至融化，同时，高温高速气流吹走水汽，进一步加速该范围内冰层加热与融化，协助破冰船沿航道切割冰层；
所述一种燃烧吹融连续破冰机构用于融化、切割冰层，辅助破冰船破冰。
2.根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述一种燃烧吹融连续破冰机构还包括矩阵键盘，用于在必要时人工干预，以替代控制中心分析、决策、控制所述一种燃烧吹融连续破冰机构的启动、运行、停止。
3. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述一种燃烧吹融连续破冰机构使用外加电源。
4. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述机械臂由三根连杆组成，分别是连杆一、连杆二和连杆三，三根连杆依次首尾相连；其中，连杆一可以受控绕自身作定轴转动；连杆三下端可以受控绕自身作定轴转动；控制中心控制连杆一、连杆二和连杆三的运动，从而调整燃烧喷气器到恰当的位置和高度。
5. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述燃烧喷气器的组成包括：燃料箱，运输管，压气机，燃烧室；其中，所述燃料箱用于存放燃料；所述运输管用于将燃料箱中的燃料运输至燃烧室；所述压气机吸入并压缩空气，然后将压缩空气排入燃烧室；所述燃烧室将来自燃料箱的燃料与来自压气机的压缩空气混合并燃烧，产生高温高压气体，然后定向喷射出去，以加热、融化、吹离小范围内的冰层。
6. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述燃料是液体或者气体。
7. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述燃烧喷气器向后倾斜安装，喷气口在下，空气从上部进入压气机，气流方向倾斜向后下方喷射出去。
8. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述一种燃烧吹融连续破冰机构也用来融化，清除粘附在破冰船船体上的冰雪。
9. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述一种燃烧吹融连续破冰机构安装、固定在破冰船船首中间，使用燃烧喷气器加热、融化小范围内冰层，同时，通过机械臂的调整和移动，配合破冰船的移动，使用燃烧喷气器的加热、融化轨迹为线性，最终，将破冰船航道内的冰层切割成块。
10. 根据权利要求1 所述的一种燃烧吹融连续破冰机构，其特征在于：所述一种燃烧吹融连续破冰机构安装、固定在破冰船船首两侧，使用燃烧喷气器加热、融化小范围内冰层，同时，通过机械臂的调整和移动，配合破冰船的移动，使用燃烧喷气器的加热、融化轨迹为线性，最终，将破冰船航道内的冰层切割成块。
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