CN110793750A - 一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，该装置包括移动机构，纵向切冰机构，横向切冰机构和碎冰机构，移动机构驱使装置在水池内预设航线或轨道上移动，并且设有同步带滑台和丝杆，用于安装并驱动纵向切冰机构、横向切冰机构和碎冰机构的纵向运动；纵向切冰机构用于纵向切割冰层，开辟出实验所需航道，并可根据需求调整纵向切割冰的宽度；横向切冰机构用于横向切割冰层，并可根据需求调整横向切割冰的宽度；碎冰机构用于破碎冰层。本发明更改了传统的以人工方式制备冰间航道的办法，采用自动化机械更精确、更高效地制备实验所需的冰间航道。

Description

一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程装备设计制造技术，具体涉及一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置。

背景技术

随着全球气候变暖，极地冰层厚度和覆盖面积不断缩减，北极地区航道资源和自然资源的大规模开发逐渐成为现实可能。在此背景下，各国对极地探索的关注度不断加强。与此同时，极地也成为了各国争夺的重要战略要地。不论是通过北极航道进行商业运输，还是将极地自然资源运输到世界各地，都离不开极地船舶的设计研发。与开敞水域中航行的船舶不同，极地航行水域大都被冰层覆盖。因此，为了使商业运输船舶安全地通航于极地海冰覆盖水域，一般由破冰船在冰层上开辟出一条冰间航道，即碎冰密集分布的通航航道。因此，商业运输船舶在恶劣冰况下通航北极时，实际上是在破冰船开辟的冰间碎冰航道内航行。

由于海冰的存在，冰间碎冰航道内运输船舶所受到的环境载荷将与开敞水域中的情形有着极大的不同。然而，目前学术界和工业界对船舶在此种情形下的航行性能和安全性分析仍处于起步阶段，迫切需要开展相关的低温水池模型实验研究，以为相关的船型设计研发提供支撑。为了在低温水池中模拟极地冰间碎冰航道，当前的做法是在水池结冰之后，由实验人员手持电锯对冰层进行切割，用类似于铁铲的工具敲击冰层以达到碎冰目的。此种方式不仅工作量大、切冰效率低，且航道尺度等特征参数难以得到精确控制。

基于上述背景，迫切需要一种低温水池冰间航道制备装置，以高效、精准地制备出实验研究所要求的冰间碎冰航道。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术对于人工开辟冰间碎冰航道效率低、耗时长和精度差的问题，本发明旨在提供一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置。

技术方案：一种所述低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，包括移动机构、纵向切冰机构、横向切冰机构和碎冰机构；所述移动机构带动装置在水池轨道上移动，其上设有同步带滑台和丝杆，用于驱动所述纵向切冰机构、所述横向切冰机构和所述碎冰机构的纵向运动；所述纵向切冰机构用于纵向切割冰层，开辟出实验所需航道，并可根据实验需求调整纵向切割冰的宽度；所述横向切冰机构用于横向切割冰层，并可根据实验需求调整横向切割冰的宽度；所述碎冰机构用于破碎冰层。其中：

所述移动机构包括移动机构轮、移动机构轮电机、横向切冰左侧丝杆、横向切冰右侧丝杆、纵向切冰左侧丝杆、纵向切冰右侧丝杆、碎冰左侧同步带、碎冰右侧同步带、纵向切冰左侧丝杆滑台、纵向切冰右侧丝杆滑台、纵向切冰左侧支座、纵向切冰右侧支座、横向切冰左侧丝杆滑台、横向切冰右侧丝杆滑台、横向切冰左侧支座、横向切冰右侧支座、碎冰左侧同步带滑台、碎冰右侧同步带滑台；所述移动机构的四角均布置有移动机构轮，所述移动机构轮能在移动机构轮电机的驱动下带动装置在水池轨道上运动；所述纵向切冰左侧丝杆和纵向切冰右侧丝杆分别布置在所述移动机构底层的左右平台上，所述纵向切冰左侧丝杆上设有安装纵向切冰左侧支座的纵向切冰左侧丝杆滑台，所述纵向切冰右侧丝杆上设有安装纵向切冰右侧支座的纵向切冰右侧丝杆滑台；所述纵向切冰机构安装在纵向切冰左侧支座和纵向切冰右侧支座上，由所述纵向切冰左侧丝杆和纵向切冰右侧丝杆驱动沿水池作纵向运动；所述横向切冰左侧丝杆和横向切冰右侧丝杆分别布置在所述移动机构中层的左右平台上，所述横向切冰左侧丝杆上设有安装横向切冰左侧支座的横向切冰左侧丝杆滑台，所述横向切冰右侧丝杆上设有安装横向切冰右侧支座的横向切冰右侧丝杆滑台；所述横向切冰机构安装在横向切冰左侧支座和横向切冰右侧支座上，由所述横向切冰左侧丝杆和横向切冰右侧丝杆驱动沿水池作纵向运动；所述碎冰左侧同步带和碎冰右侧同步带分别布置在所述移动机构顶层的左右平台上，所述碎冰左侧同步带上设有碎冰左侧同步带滑台，所述碎冰右侧同步带上设有碎冰右侧同步带滑台；所述碎冰机构安装在碎冰左侧同步带滑台和碎冰右侧同步带滑台上，由碎冰左侧同步带和碎冰右侧同步带驱动沿水池作纵向运动。

所述纵向切冰圆锯和横向切冰圆锯包括圆锯支座、圆锯调节齿轮、圆锯电机、圆锯片；所述圆锯支座的圆锯支座法兰面板上连接安装有圆锯片的圆锯电机；所述圆锯支座连接圆锯调节齿轮，所述圆锯调节齿轮与切冰轨道上的齿条啮合在电动机的驱动下沿着齿条运动起到调节作用；所述圆锯支座上的圆锯轴孔穿过切冰轨道上的圆轴对圆锯的运动轨迹起约束和支撑作用；

所述纵向切冰机构包括纵向切冰调节轨道、纵向切冰圆锯、纵向切冰左侧伸缩杆和纵向切冰右侧伸缩杆。所述纵向切冰左侧伸缩杆和纵向切冰右侧伸缩杆分别固定在所述纵向切冰左侧支座和纵向切冰右侧支座上，所述伸缩杆端部连接所述纵向切冰调节轨道，用于控制所述纵向切冰机构的升降；所述纵向切冰圆锯的圆锯轴孔穿过所述纵向切冰调节轨道的纵向切冰调节轨道圆轴；所述纵向切冰圆锯的圆锯调节齿轮与所述纵向切冰调节轨道的纵向切冰调节轨道齿条啮合；

所述横向切冰机构包括左侧横向切冰间距调节轨道、右侧横向切冰间距调节轨道、左侧横向切冰伸缩杆、右侧横向切冰伸缩杆、横向切冰轨道和横向切冰圆锯；所述左侧横向切冰伸缩杆和右侧横向切冰伸缩杆分别固定在横向切冰左侧支座和横向切冰右侧支座上，所述伸缩杆端部分别连接所述左侧横向切冰间距调节轨道和右侧横向切冰间距调节轨道，用于控制所述横向切冰机构的升降；所述横向切冰圆锯的圆锯轴孔穿过所述横向切冰轨道的横向切冰轨道圆轴；所述横向切冰圆锯的圆锯调节齿轮与所述横向切冰轨道的横向切冰轨道齿条啮合；所述横向切冰轨道两端的左侧横向切冰间距调节齿轮和右侧横向切冰间距调节齿轮分别与左侧横向切冰间距调节轨道齿条和右侧横向切冰间距调节轨道齿条啮合，在电动机的驱动下沿着齿条运动起到调节作用；所述横向切冰轨道两端的左侧横向切冰轴孔和右侧横向切冰轴孔分别穿过所述左侧横向切冰间距调节轨道圆轴和右侧横向切冰间距调节轨道圆轴，对所述横向切冰轨道的运动轨迹起约束和支撑作用；

所述碎冰机构包括减速电机、曲柄、连杆、滑块、碎冰支座和宽度调整机构；所述曲柄、连杆和滑块组成曲柄滑块机构；所述曲柄中心连接在所述减速电机的输出轴上，所述减速电机安装在所述碎冰支座上，所述滑块穿过所述碎冰支座的圆轨道；所述宽度调整机构安装在所述滑块上，能在减速电机的驱动下沿着所述圆轨道升降；所述宽度调整机构包括宽度调整支座、左侧宽度调整齿轮、右侧宽度调整齿轮、下杆、上杆、左侧伸缩杆、中部伸缩杆和右侧伸缩杆；所述上杆一端连接左侧宽度调整齿轮一端连接右侧伸缩杆；所述下杆一端连接右侧宽度调整齿轮一端连接左侧伸缩杆，所述上杆和下杆的中心连接在所述宽度调整支座的上下杆中心圆轴上；所述宽度调整支座内部为一与所述左侧宽度调整齿轮和右侧宽度调整齿轮啮合的齿轮轨道，使所述左侧宽度调整齿轮和右侧宽度调整齿轮在电动机的驱动下沿着齿轮轨道作周向运动；所述左侧伸缩杆和右侧伸缩杆可以收缩进所述中部伸缩杆中。

进一步的，所述移动机构上布置纵向切冰左侧丝杆和纵向切冰右侧丝杆，以驱动纵向切冰机构进行纵向运动；所述纵向切冰左侧伸缩杆和纵向切冰右侧伸缩杆驱动纵向切冰机构进行垂向运动；两者结合以达到纵向切冰目的；

所述纵向切冰圆锯上设有圆锯调节齿轮与所述纵向切冰调节轨道齿条啮合，在电动机的驱动下沿着所述纵向切冰调节轨道齿条运动以改变纵向切割冰的宽度。

所述移动机构上布置横向切冰左侧丝杆和横向切冰右侧丝杆以驱动横向切冰机构进行纵向运动；所述左侧横向切冰伸缩杆和右侧横向切冰伸缩杆驱动横向切冰机构进行垂向运动；所述横向切冰圆锯的圆锯轴孔穿过所述横向切冰轨道的横向切冰轨道圆轴；所述横向切冰圆锯的圆锯调节齿轮与所述横向切冰轨道齿条啮合，且能在电动机的驱动下沿着所述横向切冰轨道齿条横向运动；三者结合以达到横向切冰目的；

所述横向切冰轨道两端的横向切冰间距调节齿轮与横向切冰间距调节轨道齿条啮合，且能在电动机的驱动下沿着横向切冰间距调节轨道齿条纵向运动，以改变横向切割冰的宽度。

所述左侧宽度调整齿轮和右侧宽度调整齿轮的周向运动可以调整左侧伸缩杆和右侧伸缩杆伸出中部伸缩杆的长度，以改变碎冰的宽度；

所述宽度调整机构安装在所述滑块上，能在减速电机的驱动下沿着所述圆轨道进行升降运动，以达到碎冰目的。

有益效果：与现有人工制备实验所用航道的办法相比，本发明所提供的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，能够根据实验研究需求，高效精准地开辟纵向航道，制作出特定大小的浮冰块，控制航道中碎冰的大小，以真实模拟极地船舶在不同冰况下的冰区航行航道。

附图说明

图1为本发明所述装置结构结构示意图；

图2为本发明所述装置结构的爆炸视图；

图3为本发明所述移动机构结构示意图；

图4为本发明所述切冰圆锯结构示意图；

图5为本发明所述纵向切冰机构示意图；

图6为本发明所述横向切冰机构示意图；

图7为本发明所述碎冰机构示意图；

图8为本发明所述宽度调整机构示意图；

图9为本发明纵向、横向切冰模拟图；

图10为本发明碎冰模拟图；

图11为本发明使用流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明所提供的是一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，可用于制备实验所需的冰间碎冰航道，该装置的结构如图1-图2所示。

一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置主要包括移动机构1，纵向切冰机构2，横向切冰机构3和碎冰机构4。移动机构1带动装置在水池轨道上移动，其上设有同步带滑台和丝杆，用于驱动纵向切冰机构2、横向切冰机构3和碎冰机构4的纵向运动；纵向切冰机构2用于纵向切割冰层，开辟出实验所需航道，并可根据实验需求调整纵向切割冰的宽度；横向切冰机构3用于横向切割冰层，并可根据实验需求调整横向切割冰的宽度；碎冰机构4用于破碎冰层。

如图3所示的是移动机构1的结构，移动机构1包括移动机构轮11、移动机构轮电机12、横向切冰左侧丝杆13、横向切冰右侧丝杆14、纵向切冰左侧丝杆15、纵向切冰右侧丝杆16、碎冰左侧同步带17、碎冰右侧同步带18、纵向切冰左侧丝杆滑台19、纵向切冰右侧丝杆滑台110、纵向切冰左侧支座111、纵向切冰右侧支座112、横向切冰左侧丝杆滑台13、横向切冰右侧丝杆滑台114、横向切冰左侧支座115、横向切冰右侧支座116、碎冰左侧同步带滑台117和碎冰右侧同步带滑台118；移动机构1的四角均布置有移动机构轮11，移动机构轮11能在移动机构轮电机12的驱动下带动装置在水池轨道上运动；纵向切冰左侧丝杆15和纵向切冰右侧丝杆16分别布置在移动机构1底层的左右平台上，纵向切冰左侧丝杆15上设有安装纵向切冰左侧支座111的纵向切冰左侧丝杆滑台19，纵向切冰右侧丝杆16上设有安装纵向切冰右侧支座112的纵向切冰右侧丝杆滑台110；纵向切冰机构2安装在纵向切冰左侧支座111和纵向切冰右侧支座112上，由纵向切冰左侧丝杆15和纵向切冰右侧丝杆16驱动沿水池作纵向运动；横向切冰左侧丝杆13和横向切冰右侧丝杆14分别布置在所述移动机构1中层的左右平台上，横向切冰左侧丝杆13上设有安装横向切冰左侧支座115的横向切冰左侧丝杆滑台113，横向切冰右侧丝杆14上设有安装横向切冰右侧支座116的横向切冰右侧丝杆滑台114；横向切冰机构3安装在横向切冰左侧支座115和横向切冰右侧支座116上，由所述横向切冰左侧丝杆13和横向切冰右侧丝杆14驱动沿水池作纵向运动；碎冰左侧同步带17和碎冰右侧同步带18分别布置在移动机构1顶层的左右平台上，碎冰左侧同步带17上设有碎冰左侧同步带滑台117，碎冰右侧同步带18上设有碎冰右侧同步带滑台118；碎冰机构4安装在碎冰左侧同步带滑台117和碎冰右侧同步带滑台118上，由碎冰左侧同步带17和碎冰右侧同步带18驱动沿水池作纵向运动。

如图4所示的纵向切冰圆锯22和横向切冰圆锯36的结构，包括圆锯支座51、圆锯调节齿轮52、圆锯电机53、圆锯片54；圆锯支座52的圆锯支座法兰面板56上连接安装有圆锯片54的圆锯电机53；圆锯支座51连接圆锯调节齿轮52，圆锯调节齿轮52与切冰轨道上的齿条啮合在电动机的驱动下沿着齿条运动起到调节作用；圆锯支座51上的圆锯轴孔55穿过切冰轨道上的圆轴，对圆锯的运动轨迹起约束和支撑作用。

如图5所示的纵向切冰机构2，包括纵向切冰调节轨道21、纵向切冰圆锯22、纵向切冰左侧伸缩杆23和纵向切冰右侧伸缩杆24。纵向切冰左侧伸缩杆23和纵向切冰右侧伸缩杆24分别固定在所述纵向切冰左侧支座111和纵向切冰右侧支座112上，伸缩杆端部连接所述纵向切冰调节轨道21，用于控制所述纵向切冰机构2的升降；纵向切冰圆锯22的圆锯轴孔穿过纵向切冰调节轨道21的纵向切冰调节轨道圆轴25；纵向切冰圆锯22的圆锯调节齿轮与纵向切冰调节轨道21的纵向切冰调节轨道齿条26啮合。

如图6所示的是横向切冰机构3结构，包括左侧横向切冰间距调节轨道31、右侧横向切冰间距调节轨道32、左侧横向切冰伸缩杆33、右侧横向切冰伸缩杆34、横向切冰轨道35和横向切冰圆锯36；左侧横向切冰伸缩杆33和右侧横向切冰伸缩杆34分别固定在横向切冰左侧支座115和横向切冰右侧支座116上，伸缩杆端部分别连接所述左侧横向切冰间距调节轨道31和右侧横向切冰间距调节轨道32，用于控制所述横向切冰机构3的升降；横向切冰圆锯36的圆锯轴孔穿过横向切冰轨道35的横向切冰轨道圆轴37；横向切冰圆锯36的圆锯调节齿轮与横向切冰轨道35的横向切冰轨道齿条38啮合；横向切冰轨道35两端的左侧横向切冰间距调节齿轮310和右侧横向切冰间距调节齿轮312分别与左侧横向切冰间距调节轨道齿条39和右侧横向切冰间距调节轨道齿条311啮合，在电动机的驱动下沿着齿条运动起到调节作用；横向切冰轨道35两端的左侧横向切冰轴孔314和右侧横向切冰轴孔316分别穿过左侧横向切冰间距调节轨道圆轴313和右侧横向切冰间距调节轨道圆轴315，对横向切冰轨道35的运动轨迹起约束和支撑作用。

如图7所示的是碎冰机构4的具体结构，包括减速电机41、曲柄42、连杆43、滑块44、碎冰支座45和宽度调整机构47；曲柄42、连杆43和滑块44组成曲柄滑块机构；曲柄42中心连接在减速电机41的输出轴上，减速电机41安装在碎冰支座45上，滑块44穿过碎冰支座45的圆轨道46；宽度调整机构47安装在滑块44上，能在减速电机41的驱动下沿着所述圆轨道46升降。

如图8所示的是宽度调整机构47的结构，包括宽度调整支座61、左侧宽度调整齿轮62、右侧宽度调整齿轮63、下杆64、上杆65、左侧伸缩杆66、中部伸缩杆67和右侧伸缩杆68；上杆65一端连接左侧宽度调整齿轮62一端连接右侧伸缩杆68；下杆64一端连接右侧宽度调整齿轮63一端连接左侧伸缩杆66，上杆65和下杆64的中心连接在所述宽度调整支座61的上下杆中心圆轴69上；宽度调整支座61内部为一与左侧宽度调整齿轮62和右侧宽度调整齿轮63啮合的齿轮轨道，使左侧宽度调整齿轮62和右侧宽度调整齿轮63在电动机的驱动下沿着齿轮轨道作周向运动；左侧伸缩杆66和右侧伸缩杆68可以收缩进所述中部伸缩杆67中。

图9为本发明所述装置在具体进行实验操作时纵向横向切冰模拟图，结合流程图10对其实施方式进行说明：驱动移动机构轮使装置到达实验地点；纵向切冰圆锯22的圆锯调节齿轮在所述纵向切冰调节轨道21运动，调整纵向切冰宽度；纵向切冰左侧伸缩杆23和纵向切冰右侧伸缩杆24收缩使纵向切冰机构2下降，此时纵向切冰圆锯22进入冰层；接着纵向切冰左侧丝杆15和纵向切冰右侧丝杆16驱动纵向切冰机构2沿水池纵向运动，进行纵向切冰；然后进行横向切冰：横向切冰轨道35两端的横向切冰间距调节齿轮在横向切冰间距调节轨道齿条上运动，以调整横向切冰宽度；左侧横向切冰伸缩杆33和右侧横向切冰伸缩杆34伸长使横向切冰机构3下降，此时所述横向切冰圆锯36进入冰层；横向切冰圆锯36的圆锯调节齿轮在横向切冰轨道齿条38运动，进行横向切冰。纵向切冰和横向切冰结束后得到浮冰块71。

图10为本发明所述装置在具体进行实验操作时碎冰模拟图，结合流程图11对其实施方式进行说明：左侧宽度调整齿轮62和右侧宽度调整齿轮63在宽度调整支座61中运动，通过下杆64和上杆65调整左侧伸缩杆66和右侧伸缩杆68伸出中部伸缩杆67的长度，以改变碎冰的宽度；接着减速电机41驱动宽度调整机构47沿着圆轨道46进行升降运动，进行碎冰。碎冰结束后得到碎冰72。

Claims (9)

1.一种低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：包括移动机构(1)、纵向切冰机构(2)、横向切冰机构(3)和碎冰机构(4)，所述移动机构(1)通过电机驱使所述装置前进，并设有同步带滑台和丝杆以驱动纵向切冰机构(2)、横向切冰机构(3)和碎冰机构(4)运动；所述纵向切冰机构(2)安装在纵向切冰左侧支座(111)和纵向切冰右侧支座(112)上，由纵向切冰左侧丝杆(15)和纵向切冰右侧丝杆(16)驱动沿水池作纵向运动；所述横向切冰机构(3)安装在横向切冰左侧支座(115)和横向切冰右侧支座(116)上，由横向切冰左侧丝杆(13)和横向切冰右侧丝杆(14)驱动沿水池作纵向运动；所述碎冰机构(4)安装在移动机构(1)的碎冰左侧同步带滑台(117)和碎冰右侧同步带滑台(118)上，由碎冰左侧同步带(17)和碎冰右侧同步带(18)驱动沿水池作纵向运动。

2.根据权利要求1所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述移动机构(1)包括移动机构轮(11)、移动机构轮电机(12)、横向切冰左侧丝杆(13)、横向切冰右侧丝杆(14)、纵向切冰左侧丝杆(15)、纵向切冰右侧丝杆(16)、碎冰左侧同步带(17)、碎冰右侧同步带(18)、纵向切冰左侧丝杆滑台(19)、纵向切冰右侧丝杆滑台(110)、纵向切冰左侧支座(111)、纵向切冰右侧支座(112)、横向切冰左侧丝杆滑台(113)、横向切冰右侧丝杆滑台(114)、横向切冰左侧支座(115)、横向切冰右侧支座(116)、碎冰左侧同步带滑台(117)、碎冰右侧同步带滑台(118)；移动机构(1)的四角均布置有移动机构轮(11)，所述移动机构轮(11)在移动机构轮电机(12)的驱动下带动装置在水池内部设置的轨道上运动；所述纵向切冰左侧丝杆(15)和纵向切冰右侧丝杆(16)分别布置在移动机构(1)底层的左右平台上，纵向切冰左侧丝杆(15)上设有安装纵向切冰左侧支座(111)的纵向切冰左侧丝杆滑台(19)，纵向切冰右侧丝杆(16)上设有安装纵向切冰右侧支座(112)的纵向切冰右侧丝杆滑台(110)；所述纵向切冰机构(2)安装在纵向切冰左侧支座(111)和纵向切冰右侧支座(112)上，由纵向切冰左侧丝杆(15)和纵向切冰右侧丝杆(16)驱动沿水池作纵向运动；所述横向切冰左侧丝杆(13)和横向切冰右侧丝杆(14)分别布置在移动机构(1)中层的左右平台上，横向切冰左侧丝杆(13)上设有安装横向切冰左侧支座(115)的横向切冰左侧丝杆滑台(113)，横向切冰右侧丝杆(14)上设有安装横向切冰右侧支座(116)的横向切冰右侧丝杆滑台(114)；所述横向切冰机构(3)安装在横向切冰左侧支座(115)和横向切冰右侧支座(116)上，由所述横向切冰左侧丝杆(13)和横向切冰右侧丝杆(14)驱动沿水池作纵向运动；所述碎冰左侧同步带(17)和碎冰右侧同步带(18)分别布置在移动机构(1)顶层的左右平台上，碎冰左侧同步带(17)上设有碎冰左侧同步带滑台(117)，所述碎冰右侧同步带(18)上设有碎冰右侧同步带滑台(118)；所述碎冰机构(4)安装在碎冰左侧同步带滑台(117)和碎冰右侧同步带滑台(118)上，由碎冰左侧同步带(17)和碎冰右侧同步带(18)驱动沿水池作纵向运动。

3.根据权利要求1所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述纵向切冰机构(2)包括纵向切冰调节轨道(21)、纵向切冰圆锯(22)、纵向切冰左侧伸缩杆(23)和纵向切冰右侧伸缩杆(24)，所述纵向切冰左侧伸缩杆(23)和纵向切冰右侧伸缩杆(24)分别固定在纵向切冰左侧支座(111)和纵向切冰右侧支座(112)上，所述伸缩杆端部连接纵向切冰调节轨道(21)，用于控制所述纵向切冰机构(2)的升降；所述纵向切冰圆锯(22)的圆锯轴孔穿过纵向切冰调节轨道(21)的纵向切冰调节轨道圆轴(25)；所述纵向切冰圆锯(22)的圆锯调节齿轮与纵向切冰调节轨道(21)的纵向切冰调节轨道齿条(26)啮合；

所述横向切冰机构(3)包括左侧横向切冰间距调节轨道(31)、右侧横向切冰间距调节轨道(32)、左侧横向切冰伸缩杆(33)、右侧横向切冰伸缩杆(34)、横向切冰轨道(35)和横向切冰圆锯(36)；所述左侧横向切冰伸缩杆(33)和右侧横向切冰伸缩杆(34)分别固定在横向切冰左侧支座(115)和横向切冰右侧支座(116)上，伸缩杆端部分别连接左侧横向切冰间距调节轨道(31)和右侧横向切冰间距调节轨道(32)，用于控制所述横向切冰机构(3)的升降；所述横向切冰圆锯(36)的圆锯轴孔穿过横向切冰轨道(35)的横向切冰轨道圆轴(37)；所述横向切冰圆锯(36)的圆锯调节齿轮与横向切冰轨道(35)的横向切冰轨道齿条(38)啮合；所述横向切冰轨道(35)两端的左侧横向切冰间距调节齿轮(310)和右侧横向切冰间距调节齿轮(312)分别与左侧横向切冰间距调节轨道齿条(39)和右侧横向切冰间距调节轨道齿条(311)啮合在电机的驱动下沿着齿条运动起到调节作用；所述横向切冰轨道(35)两端的左侧横向切冰轴孔(314)和右侧横向切冰轴孔(316)分别穿过左侧横向切冰间距调节轨道圆轴(313)和右侧横向切冰间距调节轨道圆轴(315)，对横向切冰轨道(35)的运动轨迹起约束和支撑作用；

所述碎冰机构(4)包括减速电机(41)、曲柄(42)、连杆(43)、滑块(44)、碎冰支座(45)和宽度调整机构(47)；所述曲柄(42)、连杆(43)和滑块(44)组成曲柄滑块机构；所述曲柄(42)中心连接在减速电机(41)的输出轴上，所述减速电机(41)安装在碎冰支座(45)上，所述滑块(44)穿过碎冰支座(45)的圆轨道(46)；所述宽度调整机构(47)安装在滑块(44)上，能在减速电机(41)的驱动下沿着圆轨道(46)升降。

4.根据权利要求3所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述纵向切冰圆锯(22)和横向切冰圆锯(36)结构相同，均包括圆锯支座(51)、圆锯调节齿轮(52)、圆锯电机(53)、圆锯片(54)；所述圆锯支座(52)的圆锯支座法兰面板(56)上连接安装有圆锯片(54)的圆锯电机(53)；所述圆锯支座(51)连接圆锯调节齿轮(52)，所述圆锯调节齿轮(52)与切冰轨道上的齿条啮合在电动机的驱动下沿着齿条运动起到调节作用；所述圆锯支座(51)上的圆锯轴孔(55)穿过切冰轨道上的圆轴对圆锯的运动轨迹起约束和支撑作用。

5.根据权利要求2所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述宽度调整机构(47)安装在所述滑块(44)上，在减速电机(41)的驱动下沿着圆轨道(46)进行升降运动实现碎冰。

6.根据权利要求5所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述宽度调整机构(47)包括宽度调整支座(61)、左侧宽度调整齿轮(62)、右侧宽度调整齿轮(63)、下杆(64)、上杆(65)、左侧伸缩杆(66)、中部伸缩杆(67)和右侧伸缩杆(68)；所述上杆(65)一端连接左侧宽度调整齿轮(62)、一端连接右侧伸缩杆(68)；所述下杆(64)一端连接右侧宽度调整齿轮(63)、一端连接左侧伸缩杆(66)，上杆(65)和下杆(64)的中心连接在宽度调整支座(61)的上下杆中心圆轴(69)上；宽度调整支座(61)内部为一与左侧宽度调整齿轮(62)和右侧宽度调整齿轮(63)啮合的齿轮轨道，使左侧宽度调整齿轮(62)和右侧宽度调整齿轮(63)在电动机的驱动下沿着齿轮轨道作周向运动，左侧伸缩杆(66)和右侧伸缩杆(68)均可收缩进中部伸缩杆(67)中。

7.根据权利要求2所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述移动机构(1)上布置纵向切冰左侧丝杆(15)和纵向切冰右侧丝杆(16)，以驱动纵向切冰机构(2)进行纵向运动；所述纵向切冰左侧伸缩杆(23)和纵向切冰右侧伸缩杆(24)驱动纵向切冰机构(2)进行垂向运动实现所述装置的纵向切冰运动。

8.根据权利要求2所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述移动机构(1)上布置横向切冰左侧丝杆(13)和横向切冰右侧丝杆(14)以驱动横向切冰机构(3)进行纵向运动；所述左侧横向切冰伸缩杆(33)和右侧横向切冰伸缩杆(34)驱动横向切冰机构(3)进行垂向运动；所述横向切冰圆锯(36)的圆锯轴孔穿过所述横向切冰轨道(35)的横向切冰轨道圆轴(37)；所述横向切冰圆锯(36)的圆锯调节齿轮与所述横向切冰轨道齿条(38)啮合，且在电动机的驱动下沿着横向切冰轨道齿条(38)横向运动实现所述装置的横向切冰运动。

9.根据权利要求2所述的低温水池冰间碎冰航道制备实验装置，其特征在于：所述纵向切冰圆锯(22)上设有圆锯调节齿轮与纵向切冰调节轨道齿条(26)啮合，在电机的驱动下沿着纵向切冰调节轨道齿条(26)运动，以改变纵向切割冰的宽度；所述横向切冰轨道(35)两端的横向切冰间距调节齿轮与横向切冰间距调节轨道齿条啮合，且能在电动机的驱动下沿着横向切冰间距调节轨道齿条纵向运动，以改变横向切割冰的宽度；所述左侧宽度调整齿轮(62)和右侧宽度调整齿轮(63)的周向运动可以调整左侧伸缩杆(66)和右侧伸缩杆(68)伸出中部伸缩杆(67)的长度，以改变碎冰的宽度。

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