CN111152894A - 一种盾构式破冰船 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构式破冰船，包括破冰船船体，破冰船船体上设置有破冰装置，破冰装置包括盾构机、支撑结构和减振结构，盾构机固定在破冰船船体的前端上，支撑结构采用钢索实现，钢索的一端铰接在盾构机上，钢索的另一端铰接在破冰船本体上，减震机构包括高阻尼橡胶阻尼器和环形高阻尼橡胶阻尼器，当破冰船船体向前推进时，盾构机将破冰船船体前方的冰层粉碎后排出，此时支撑机构减小盾构机工作时对破冰船船体产生的局部应力，减震机构消耗盾构机工作时对破冰船船体产生的振动能量；优点是成本较低，破冰效率较高，能耗较低，船身不容易被冰层卡住，既能用于深海区域也能用于浅海区域破冰。

Description

一种盾构式破冰船
技术领域
本发明涉及一种破冰船，尤其是涉及一种盾构式破冰船。
背景技术
破冰船是用于破碎水面冰层，开辟航道，保障舰船进出冰封港口、锚地或引导舰船在冰区航行的勤务船。现有的破冰方式主要有两种：连续式破冰方式和冲撞式破冰方式。基于这两种破冰方式，现有的破冰船也主要有两种：采用连续式破冰方式的破冰船和采用冲撞式破冰方式的破冰船。当冰层厚度不超过1.5米时，使用采用连续式破冰方式的破冰船进行破冰，破冰过程中，破冰船以每小时3-5海里的速度穿过冰层稳定向前移动，由于破冰船船艏端的吃水较浅，破冰船依靠推进力让穿透驶上冰面，在依靠自身重量将冰层压裂，以此连续不断的前进，从而实现破冰。而当冰层厚度超过1.5米，冰层较厚时，破冰船不能靠自身重量压碎冰层，此时需要使用采用冲撞式破冰方式的破冰船进行破冰，破冰过程中，破冰船开足马力冲向冰层，利用自身动量和坚硬的破冰船船艏撞碎冰层，如果以此不能成功破冰，破冰船可以倒退一段距离，再开足马力撞碎前面的冰层，多次反复，就能实现破冰，开辟出新的航道。
上述两种破冰船均是通过船体重量和船身强度来实现破冰，除了在船体重量和船身强度方面存在一定区别外，两者的船身均是短而宽，长宽比值小，底部艏尾上翘，艏柱尖削前倾，总体强度高，艏尾和水线区用厚钢板和密骨架加强。但是，采用连续式破冰方式的破冰船破冰缓慢，破冰效率较低，且只能在冰面厚度小、厚度薄的海域使用，而且对船舶自身强度要求高；采用冲撞式破冰方式的破冰船破冰效率较低、能耗较大，最大的问题是船体容易被冰卡住，而且由于两种破冰船实现破冰都要依赖于船体和船速，故两种破冰船对船体结构、推进装置及其附属设施等均具有较高的要求，成本也较高，另外，由于浅海区会调节压载水舱的缘故，在浅海区域两种破冰船都无法实现破冰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低，破冰效率较高，能耗较低，船身不容易被冰层卡住，既能用于深海区域也能用于浅海区域破冰的盾构式破冰船。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种盾构式破冰船，包括破冰船船体，所述的破冰船船体上设置有破冰装置，所述的破冰装置包括盾构机、支撑结构和减振结构，所述的盾构机固定在所述的破冰船船体的前端上，所述的支撑结构采用钢索实现，所述的钢索的一端铰接在所述的盾构机上，所述的钢索的另一端铰接在所述的破冰船本体上，所述的减震机构包括高阻尼橡胶阻尼器和环形高阻尼橡胶阻尼器，所述的高阻尼橡胶阻尼器安装在所述的钢索上靠近所述的破冰船本体处，所述的环形高阻尼橡胶阻尼器安装在所述的盾构机上靠近所述的破冰船船体的一侧处，当所述的破冰船船体向前推进时，所述的盾构机将所述的破冰船船体前方的冰层粉碎后排出，此时所述的支撑机构减小所述的盾构机工作时对所述的破冰船船体产生的局部应力，所述的减震机构消耗所述的盾构机工作时对所述的破冰船船体产生的振动能量。
所述的盾构机包括用于切割冰层的刀盘、用于驱动所述的刀盘转动的驱动机构、用于为所述的驱动机构提供工作电源的动力机构、壳体、隔板和中心轴，所述的壳体固定在所述的破冰船船体前端上，所述的隔板位于所述的壳体内部且固定在所述的壳体上，所述的隔板将所述的壳体内部分隔为前部腔室和后部腔室，所述的中心轴横向设置在所述的前部腔室内，所述的中心轴的后端固定在所述的隔板上，所述的驱动机构位于所述的前部腔室内，所述的驱动机构安装在所述的中心轴上，所述的壳体的前端开设有与其前部腔室相通的开口，所述的刀盘安装在所述的开口处，所述的刀盘与所述的驱动机构连接，所述的壳体底部设置有与其前部腔室相通的出冰口，当所述的破冰船船体向前推进时，所述的驱动机构驱动所述的刀盘转动，所述的破冰船船体前方的冰层与所述的刀盘接触，所述的刀盘旋转使冰层粉碎后落入所述的前部腔室后并经由所述的出冰口排出。该结构中，通过刀盘、驱动机构、动力机构、壳体、隔板和中心轴实现盾构机的结构，结构简单，成本较低，通过隔板加强壳体强度，避免其变形，通过刀盘切割碎冰，碎冰效率高。
所述的刀盘包括刀架和固定在所述的刀架上沿一圈均匀间隔分布的多个滚刀，每个所述的滚刀的两侧刀口均呈凹凸不平状，所述的刀架与所述的驱动机构连接，当所述的驱动机构驱动所述的刀架转动时，所述的刀架带动其上多个滚刀同步转动，所述的刀架和多个所述的滚刀之间形成空腔，所述的刀架上设置有将该空腔与所述的前部腔室连通的通道。该结构中，相邻两个滚刀之间形成冰层切割口，进一步提高效率和效果。
每个所述的滚刀上间隔设置有多个圆形通孔。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过在破冰船船体上设置破冰装置，破冰装置包括盾构机、支撑结构和减振结构，盾构机固定在破冰船船体的前端上，支撑结构采用钢索实现，钢索的一端铰接在盾构机上，钢索的另一端铰接在破冰船本体上，减震机构包括高阻尼橡胶阻尼器和环形高阻尼橡胶阻尼器，高阻尼橡胶阻尼器安装在钢索上靠近破冰船本体处，环形高阻尼橡胶阻尼器安装在盾构机上靠近破冰船船体的一侧处，当破冰船船体向前推进时，盾构机将破冰船船体前方的冰层粉碎后排出，此时支撑机构减小盾构机工作时对破冰船船体产生的局部应力，减震机构消耗盾构机工作时对破冰船船体产生的振动能量，由此本发明通过盾构机实现碎冰，对破冰船船体要求不高，成本较低，能耗较低，船身不容易被冰层卡住，既能用于深海区域也能用于浅海区域破冰，且在盾构机工作过程中，通过支撑机构减小盾构机对破冰船船体产生的局部应力以及减震机构消耗盾构机对破冰船船体产生的振动能量，从而保证盾构机碎冰过程中破冰船船体的稳定性，进而保证盾构机的碎冰效果，提高破冰效率。
附图说明
图1为本发明的盾构式破冰船的整体结构图；
图2为本发明的盾构式破冰船的盾构机的内部结构图；
图3为本发明的盾构式破冰船的刀盘的结构图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图所示，一种盾构式破冰船，包括破冰船船体1，破冰船船体1上设置有破冰装置，破冰装置包括盾构机2、支撑结构和减振结构，盾构机2固定在破冰船船体1的前端上，支撑结构采用钢索3实现，钢索3的一端铰接在盾构机2上，钢索3的另一端铰接在破冰船本体上，减震机构包括高阻尼橡胶阻尼器4和环形高阻尼橡胶阻尼器45，高阻尼橡胶阻尼器4安装在钢索3上靠近破冰船本体处，环形高阻尼橡胶阻尼器45安装在盾构机2上靠近破冰船船体1的一侧处，当破冰船船体1向前推进时，盾构机2将破冰船船体1前方的冰层粉碎后排出，此时支撑机构减小盾构机2工作时对破冰船船体1产生的局部应力，减震机构消耗盾构机2工作时对破冰船船体1产生的振动能量。
本实施例中，盾构机2包括用于切割冰层的刀盘6、用于驱动刀盘6转动的驱动机构7、用于为驱动机构7提供工作电源的动力机构8、壳体9、隔板10和中心轴11，壳体9固定在破冰船船体1前端上，隔板10位于壳体9内部且固定在壳体9上，隔板10将壳体9内部分隔为前部腔室和后部腔室，中心轴11横向设置在前部腔室内，中心轴11的后端固定在隔板10上，驱动机构7位于前部腔室内，驱动机构7安装在中心轴11上，壳体9的前端开设有与其前部腔室相通的开口，刀盘6安装在开口处，刀盘6与驱动机构7连接，壳体9底部设置有与其前部腔室相通的出冰口，当破冰船船体1向前推进时，驱动机构7驱动刀盘6转动，破冰船船体1前方的冰层与刀盘6接触，刀盘6旋转使冰层粉碎后落入前部腔室后并经由出冰口排出。
本实施例中，刀盘6包括刀架12和固定在刀架12上沿一圈均匀间隔分布的多个滚刀13，每个滚刀13的两侧刀口14均呈凹凸不平状，刀架12与驱动机构7连接，当驱动机构7驱动刀架12转动时，刀架12带动其上多个滚刀13同步转动，刀架12和多个滚刀13之间形成空腔，刀架12上设置有将该空腔与前部腔室连通的通道。每个滚刀13上间隔设置有多个圆形通孔15。

Claims (4)

1.一种盾构式破冰船，包括破冰船船体，其特征在于所述的破冰船船体上设置有破冰装置，所述的破冰装置包括盾构机、支撑结构和减振结构，所述的盾构机固定在所述的破冰船船体的前端上，所述的支撑结构采用钢索实现，所述的钢索的一端铰接在所述的盾构机上，所述的钢索的另一端铰接在所述的破冰船本体上，所述的减震机构包括高阻尼橡胶阻尼器和环形高阻尼橡胶阻尼器，所述的高阻尼橡胶阻尼器安装在所述的钢索上靠近所述的破冰船本体处，所述的环形高阻尼橡胶阻尼器安装在所述的盾构机上靠近所述的破冰船船体的一侧处，当所述的破冰船船体向前推进时，所述的盾构机将所述的破冰船船体前方的冰层粉碎后排出，此时所述的支撑机构减小所述的盾构机工作时对所述的破冰船船体产生的局部应力，所述的减震机构消耗所述的盾构机工作时对所述的破冰船船体产生的振动能量。
2.根据权利要求1所述的一种盾构式破冰船，其特征在于所述的盾构机包括用于切割冰层的刀盘、用于驱动所述的刀盘转动的驱动机构、用于为所述的驱动机构提供工作电源的动力机构、壳体、隔板和中心轴，所述的壳体固定在所述的破冰船船体前端上，所述的隔板位于所述的壳体内部且固定在所述的壳体上，所述的隔板将所述的壳体内部分隔为前部腔室和后部腔室，所述的中心轴横向设置在所述的前部腔室内，所述的中心轴的后端固定在所述的隔板上，所述的驱动机构位于所述的前部腔室内，所述的驱动机构安装在所述的中心轴上，所述的壳体的前端开设有与其前部腔室相通的开口，所述的刀盘安装在所述的开口处，所述的刀盘与所述的驱动机构连接，所述的壳体底部设置有与其前部腔室相通的出冰口，当所述的破冰船船体向前推进时，所述的驱动机构驱动所述的刀盘转动，所述的破冰船船体前方的冰层与所述的所述的刀盘接触，所述的刀盘旋转使冰层粉碎后落入所述的前部腔室后并经由所述的出冰口排出。
3.根据权利要求1或者2所述的一种盾构式破冰船，其特征在于所述的刀盘包括刀架和固定在所述的刀架上沿一圈均匀间隔分布的多个滚刀，每个所述的滚刀的两侧刀口均呈凹凸不平状，所述的刀架与所述的驱动机构连接，当所述的驱动机构驱动所述的刀架转动时，所述的刀架带动其上多个滚刀同步转动，所述的刀架和多个所述的滚刀之间形成空腔，所述的刀架上设置有将该空腔与所述的前部腔室连通的通道。
4.根据权利要求3所述的一种盾构式破冰船，其特征在于每个所述的滚刀上间隔设置有多个圆形通孔。
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