CN110053724B - 一种撬冰式破冰拖轮船体结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种撬冰式破冰拖轮船体结构，属于船舶制造技术领域。该撬冰式破冰拖轮船体结构,包括船体框架、半排冰船艉、尖削前倾式船艏和主甲板，半排冰船艉包括艉部斜外板和尾滚筒，尖削前倾式船艏包括艏部斜外板和升高主甲板，船体框架包括纵向框架、横向舱壁和水密横舱壁；艉部斜外板与水平面的夹角为α°，艏部斜外板与水平面的夹角为β°；其中α°为17°，β°为25°。本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艏部斜外板与水平面的夹角为β，满足破冰等级的要求，利于碎冰顺利进入船底部经过尾部排出；艉部斜外板与水平面的夹角为α，有利于碎冰沿艉部斜外板顺利排出，防止碎冰脱离船体外板对螺旋桨产生损坏。

Description

一种撬冰式破冰拖轮船体结构
技术领域
本发明涉及一种撬冰式破冰拖轮船体结构，属于船舶制造技术领域。
背景技术
极地破冰船是各国实施两极战略布局、拓展战略空间的关键力量。担负着极地的科学考察以及实现对极地考察站等进行物资补给任务，是到达极地核心区域开展极地科考作业的基本条件。同时也是冰区海运船舶航道开拓、维护，保证极地航线畅通以及开辟新航线的重要工具。中国作为传统的北极理事会永久观察员国，发展破冰船技术已迫在眉睫。
我国在破冰船设计上仍处于起步阶段，虽然在新型破冰船设计建造上取得了不错的成绩，相关科研工作也稳步进行，但仍不具备独立完成的能力。需要开发破冰能力强，工作稳定的破冰拖轮船体结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种工作稳定，破冰能力强的撬冰式破冰拖轮船体结构
为了解决以上技术问题，本发明提供一种撬冰式破冰拖轮船体结构, 包括船体框架、半排冰船艉、尖削前倾式船艏和主甲板，半排冰船艉包括艉部斜外板和尾滚筒，尖削前倾式船艏包括艏部斜外板和升高主甲板，船体框架包括纵向框架、横向舱壁和水密横舱壁，横向舱壁和水密横舱壁分别与纵向框架垂直固接，船体框架的艏部垂直固接有第一艏部制荡纵舱壁和第二艏部制荡纵舱壁，船体框架的艉部垂直固接有艉部制荡纵舱壁；
艉部斜外板与船体框架的艉部外表面固接，尾滚筒安装在船体框架的艉部上端，艏部斜外板与纵向框架的艏部外表面固接，升高主甲板与船体框架的艏部上表面固接，主甲板与船体框架的上表面固接；艉部斜外板与水平面的夹角为α°，艏部斜外板与水平面的夹角为β°；其中α°为17°，β°为25°。
进一步的，主甲板与纵向框架底部之间间隔设置有垂直立柱。
进一步的，撬冰式破冰拖轮船体结构的长宽比为3.73：1。
进一步的，撬冰式破冰拖轮船体结构的长度为52.2米，宽度为14米。
进一步的，艏部斜外板的厚度为17.5mm，艉部斜外板的厚度为13.5mm。
进一步的，艉部斜外板中部制有过渡段，过渡段与水平面的夹角小于17°。
进一步的，艉部斜外板的过渡段处安装有推进装置。
进一步的，升高主甲板的高度高于主甲板的高度。
进一步的，纵向框架的内部底面设置有双层底内底板。
本发明的有益效果是：
（1）本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艏部斜外板与水平面的夹角为β°，β°为25°，在冰区航行时，船艏斜外板首先接触冰层并对冰层产生下压力，使冰层被船底部冰刀撞碎，同时前倾式的船艏有利于碎冰顺利进入船底部经过尾部排出；
（2）本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艉部斜外板与水平面的夹角为α，α为17°，艉部为半排冰船艉，推进装置设置在艉部斜外板的过渡段处，过渡段与水平面的夹角小于17°，过渡段加长了艉部长度，由于艉部有长而浅向上倾斜的纵剖线，有利于碎冰沿艉部斜外板在推进装置的螺旋桨前方顺利排出，防止碎冰脱离船体外板对推进装置的螺旋桨造成干扰和破坏；
（3）本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的长宽比为3.73：1，该长宽比有利于提高船舶在浮冰区机动灵活性，并且防止冰层对艏艉区域压力矩过大造成船体结构受损；
（4）本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艏部斜外板的厚度为17.5mm，艉部斜外板的厚度为13.5mm，符合船体对外板强度的要求，保证了破冰拖轮船体的整体结构强度。
附图说明
图1为本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的纵向剖视图；
其中：1-艉部斜外板，2-主甲板，3-艏部斜外板，4-横向舱壁，5-纵向框架，6-垂直立柱，7.1-第一艏部制荡纵舱壁,7.2-第二艏部制荡纵舱壁,7.3-艉部制荡纵舱壁,8-水密横舱壁,9-升高主甲板,10-双层底内底板,11-尾滚筒,12-过渡段,13-推进装置。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种撬冰式破冰拖轮船体结构，如图1所示，包括船体框架、半排冰船艉、尖削前倾式船艏和主甲板2，半排冰船艉包括艉部斜外板1和尾滚筒11，尖削前倾式船艏包括艏部斜外板3和升高主甲板9，船体框架包括纵向框架5、横向舱壁4和水密横舱壁8，横向舱壁4和水密横舱壁8分别与纵向框架5垂直固接，船体框架的艏部垂直固接有第一艏部制荡纵舱壁7.1和第二艏部制荡纵舱壁7.2，船体框架的艉部垂直固接有艉部制荡纵舱壁7.3。第一艏部制荡纵舱壁7.1、第二艏部制荡纵舱壁7.2和艉部制荡纵舱壁7.3沿船体长度方向设置，横向舱壁4和水密横舱壁8垂直于船体长度方向横向设置。
本实施例的撬冰式破冰拖轮船体结构的艉部斜外板1与船体框架的艉部外表面固接，尾滚筒11安装在船体框架的艉部上端，艏部斜外板3与纵向框架5的艏部外表面固接，升高主甲板9与船体框架的艏部上表面固接，主甲板2与船体框架的上表面固接；艉部斜外板1与水平面的夹角为α°，艏部斜外板3与水平面的夹角为β°；其中α°为17°，β°为25°。主甲板2与纵向框架5底部之间间隔设置有垂直立柱6。艉部斜外板1中部制有过渡段12，过渡段12与水平面的夹角小于17°。艉部斜外板1的过渡段12处安装有推进装置13。升高主甲板9的高度高于主甲板2的高度。纵向框架5的内部底面设置有双层底内底板10。本实施例的撬冰式破冰拖轮船体结构的平底线与艉部斜外板1之间以圆弧向上过渡，过渡段12以圆弧过渡至尾滚筒11。平底线与艏部斜外板3以圆弧向上过渡。
本实施例的撬冰式破冰拖轮船体结构的长宽比为3.73：1。撬冰式破冰拖轮船体结构的长度为52.2米，宽度为14米。艏部斜外板3的厚度为17.5mm，艉部斜外板1的厚度为13.5mm。本实施例的撬冰式破冰拖轮船体结构的型深：6.6米，设计吃水：5米，用于芬兰AkerArctic冰池试验，可按本实施例的船体结构和比例进行放大，制造破冰船。
本实施例的撬冰式破冰拖轮船体结构的冰带区域外板板厚计算公式：
t=667 s sqrt( P/( f2σy))+tc(纵骨架式结构)
以上公式中符号含义如下：s=扶强材间距，Sqrt 表示平方根计算，P=推进器功率，f2=系数，σy=钢板屈服强度（高强钢取355MPa），tc=钢板腐蚀值（一般取2mm）。
本实施例的撬冰式破冰拖轮船体结构的艉部斜外板1和艏部斜外板3所用钢材的牌号为AH36。
艏部斜外板3的厚度计算时，各个数据为：P=1.77，s=0.32，f2=0.963，t=17.4，所以艏部斜外板3选用厚度为17.5mm的钢材。
艉部斜外板1的厚度计算时，各个数据为：P=1.0，s=0.305，f2=0.941，t=13.1，所以艉部斜外板1选用厚度为的13.5钢材。
本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艏部斜外板与水平面的夹角为β°，β°为25°，在冰区航行时，船艏斜外板首先接触冰层并对冰层产生下压力，使冰层被船底部冰刀撞碎，同时前倾式的船艏有利于碎冰顺利进入船底部经过尾部排出。本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艉部斜外板与水平面的夹角为α，α为17°，艉部为半排冰船艉，推进装置设置在艉部斜外板的过渡段处，过渡段与水平面的夹角小于17°，过渡段加长了艉部长度，由于艉部有长而浅向上倾斜的纵剖线，有利于碎冰沿艉部斜外板在推进装置的螺旋桨前方顺利排出，防止碎冰脱离船体外板对推进装置的螺旋桨造成干扰和破坏；本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的β°为25°，满足RMRS船级社对Arc8 & Arc9 破冰等级的要求，同时α°为17°，有利于碎冰沿艉部斜外板顺利排出，防止碎冰脱离船体外板对螺旋桨产生损坏。
本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的长宽比为3.73：1，长宽比是利用芬兰AkerArctic冰池试验对船体长宽比进行研究，并对冰区加强进行计算，获取的最佳方案，该长宽比有利于提高船舶在浮冰区机动灵活性，并且防止冰层对艏艉区域压力矩过大造成船体结构受损。本发明的撬冰式破冰拖轮船体结构的艏部斜外板的厚度为17.5mm，艉部斜外板的厚度为13.5mm，符合船体对外板强度的要求，保证了破冰拖轮船体的整体结构强度。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：包括船体框架、半排冰船艉、尖削前倾式船艏和主甲板，所述半排冰船艉包括艉部斜外板和尾滚筒，所述尖削前倾式船艏包括艏部斜外板和升高主甲板，所述船体框架包括纵向框架、横向舱壁和水密横舱壁，所述横向舱壁和水密横舱壁分别与所述纵向框架垂直固接，所述船体框架的艏部垂直固接有第一艏部制荡纵舱壁和第二艏部制荡纵舱壁，所述船体框架的艉部垂直固接有艉部制荡纵舱壁；
所述艉部斜外板与所述船体框架的艉部外表面固接，所述尾滚筒安装在所述船体框架的艉部上端，所述艏部斜外板与所述纵向框架的艏部外表面固接，所述升高主甲板与所述船体框架的艏部上表面固接，所述主甲板与所述船体框架的上表面固接；所述艉部斜外板与水平面的夹角为α°，所述艏部斜外板与水平面的夹角为β°；其中α°为17°，β°为25°；
所述艉部斜外板中部制有过渡段，所述过渡段与水平面的夹角小于17°，所述过渡段以圆弧过渡至所述尾滚筒。
2.根据权利要求1所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述主甲板与所述纵向框架底部之间间隔设置有垂直立柱。
3.根据权利要求2所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述撬冰式破冰拖轮船体结构的长宽比为3.73：1。
4.根据权利要求3所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述撬冰式破冰拖轮船体结构的长度为52.2米，宽度为14米。
5.根据权利要求4所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述艏部斜外板的厚度为17.5mm，所述艉部斜外板的厚度为13.5mm。
6.根据权利要求5所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述艉部斜外板的过渡段处安装有推进装置。
7.根据权利要求6所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述升高主甲板的高度高于所述主甲板的高度。
8.根据权利要求7所述的撬冰式破冰拖轮船体结构,其特征在于：所述纵向框架的内部底面设置有双层底内底板。
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