CN111945685A - 带有可旋转切削齿的连续破冰机构 - Google Patents

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崔希君
尹慧敏
初新杰
王天英
魏羲
徐增强
于丽萍
傅忠尧
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Sinopec Oilfield Service Corp
Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
Drilling Technology Research Institute of Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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Sinopec Shengli Petroleum Engineering Corp
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    • E02B15/00—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor
    • E02B15/02—Cleaning or keeping clear the surface of open water; Apparatus therefor from ice otherwise than according to E02B1/003
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
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Abstract

本发明提供带有可旋转切削齿的连续破冰机构，包括转轮、转轮轴、转轮支架、轴承旋转接头、旋转切削头、保护套、底座、电机。其中转轮与轴承旋转接头连接，转轮支架负责支撑整个结构。转轮支架固定在船体上，通过动力源驱动转轮轴转动从而带动转轮转动。轴承旋转接头接出导线给转轮端部的电机供电，带动旋转切削头转动。由于冰层的抗弯强度弱，旋转的转轮以及旋转的切削头，都可以对冰层产生破坏力，从而实现船体破冰前行。本发明的带有可旋转切削齿的连续破冰机构安全高效、不损伤船体。

Description

带有可旋转切削齿的连续破冰机构
技术领域
本发明涉及破冰机构领域，具体涉及一种应用于海洋或湖泊破冰作业需求的连续破冰机构。
背景技术
随着海洋运输业的发展，船舶在海洋中行驶会受到结冰层的影响甚至破坏。现在的破冰方法主要包括：冲撞法，先进行后退，然后全速前进，将冰层冲撞破碎；顶撞法，靠船体前进的动力，用船体挤碎冰层；堆积水破冰法，就是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，而在浅海区域甚至无法实现。
本申请人在先申请了一种《连续破冰机构》（中国专利CN103074875B），包括齿形轮、齿形轮支架、轴承、齿形轮轴和托架。其中齿形轮与齿形轮轴连接，齿形轮轴通过轴承与齿形轮支架连接，托架设置在齿形轮支架两侧的下方。所述齿形轮为两个或两个以上齿形轮，齿形轮保持同轴且齿、槽错位安装型式，在齿形轮轴上固接驱动轮。托架采用小角度的斜面型式。本发明的托架和齿形轮支架固定在船体上，通过动力源驱动齿形轮轴转动从而带动齿形轮旋转实现破冰。其优越性在于充分利用冰抗弯强度弱的特性，在破冰船行进时在冰层下面的托架和在冰层上面的旋转着的齿形轮实现对冰层的破坏，同时，齿形轮在旋转过程中对破冰船起到向前推进作用，两个或多个齿形轮的组合可提高破冰船行进的连续性。该机构可有效减小对破冰船的推进器及相关设施的要求，特别是在浅水区域，由于受水深限制破冰船的吃水和推进能力受限的情况下具有更大的优越性。
前述《连续破冰机构》虽然具有上述优势，但是在遇到厚冰层和强冰层时，完全依靠齿形轮单一方向切削力难免出现卡堵情况，影响破冰进度和效率。
发明内容
本发明的目的是针对海洋或湖泊破冰的需求，提供一种双向切削、安全高效的连续破冰机构。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：
一种带有可旋转切削齿的连续破冰机构，包括周边设置多个齿的转轮、转轮支架和转轮轴，其中在转轮的齿上设置有旋转切削头。
上述方案进一步包括：
所述旋转切削头通过底座旋转固定在转轮的齿外端部，旋转切削头与电机联动；所述的转轮轴上还设有轴承旋转接头，电机通过导线与轴承旋转接头构成电源旋转连接。
所述导线与轴承旋转接头通过旋转电极刷构成电源旋转连接。
所述的旋转切削头包括外端部的旋转齿、旋转体和旋转轴，其中，旋转轴与电机联动，旋转体与底座旋转配合，旋转齿均布在旋转体的外端部。
在旋转切削头的旋转体外设置保护套。
所述转轮轴上设有电动驱动机构。
所述转轮的齿外端部与齿中心线呈70-90°角。
所述转轮上设置2-15个齿，且齿均布在转轮外周边。
本发明的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，通过转轮支架固定在船体上，通过动力源驱动转轮轴转动从而带动转轮转动。轴承旋转接头接出导线给转轮端部的电机供电，带动旋转切削头转动，可实现破冰效果。旋转切削头外壁设有环状凹槽，旋转切削头除了工作部分裸露外，其它部分被带有内环凹槽的底座包裹，构成旋转切削头沿着底座轴向旋转。由于冰层的抗弯强度弱，旋转的转轮以及旋转的切削头，都可以对冰层产生破坏力，从而实现船体破冰前行。
附图说明
图1是本发明的带有可旋转切削齿的连续破冰机构示意图。
图中1-转轮、2-转轮支架、3-转轮轴、4-轴承旋转接头、5-船体、6-电机、7-底座、8-保护套、9-旋转切削头、10-导线。
图2是切削头部分的示意图。
图中6-电机、7-底座、8-保护套、9-旋转切削头。
具体实施方式
下面结合附图来详细描述本发明。
实施例1：
一种带有可旋转切削齿的连续破冰机构，包括周边设置6-10个齿的转轮1、转轮支架2和转轮轴3，其中在转轮1的齿上设置有旋转切削头9。其中转轮支架2固定在船体5上，船体在前行过程中，转轮1自身通过与冰层的齿合作用，产生一定的旋转驱动力，带动转轮1围绕转轮轴3旋转，对冰层产生直线破碎力；同时设置在转轮1的齿上的旋转切削头9在与冰面作用的同时，产生一定的旋转破损力，双重作用力下，冰层更容易被破损。
实施例2：
基于上述实施例1的前提下，所述旋转切削头9通过底座7旋转固定在转轮1的齿外端部，旋转切削头9与电机6联动；所述的转轮轴3上还设有轴承旋转接头4，电机6通过导线10与轴承旋转接头4构成电源旋转连接。这种模式下，旋转切削头9通过电机驱动产生主动旋转破损力，进一步提高冰层破损效率。
实施例3：
在实施例2的基础上，所述导线10与轴承旋转接头4通过旋转电极刷构成电源旋转连接。类似电机碳刷的供电连接结构，这样可以满足一套外接电源同时给多路或者所有的外部电极供电，也有利用电机的控制。
实施例4：
更进一步的所述的旋转切削头9包括外端部的旋转齿、旋转体和旋转轴，其中，旋转轴与电机6联动，旋转体与底座7旋转配合，旋转齿均布在旋转体的外端部。在旋转切削头9的旋转体外设置保护套8。这样的设计有利于保护电机6和旋转切削头9旋转体与底座7不被冰层损毁，提高机构的使用寿命。
典型实施例5：
参照附图1和2，带有可旋转切削齿的连续破冰机构主要由转轮、转轮支架、转轮轴、轴承旋转接头、电机、底座、保护套、旋转切削头组成。轴承旋转接头4接出导线10给转轮端部的电机6供电，带动旋转切削头9转动，可实现对冰层旋转破冰效果。旋转切削头9外壁设有环状凹槽，旋转切削头除了工作部分裸露外，其它部分被带有内环凹槽的底座7包裹，构成旋转切削头9沿着底座7轴向旋转。转轮1与轴承旋转接头4连接，转轮支架2负责支撑整个结构。所述转轮轴上设有电动驱动机构。旋转的转轮1以及旋转的切削头9从不同方向都能起到破坏冰层的作用。
进一步的转轮1的齿外端部与齿中心线呈70-90°角。更能增加转轮1的齿外端部自身与冰层冲击力。
上述实施例中，通过动力源驱动转轮轴转动从而带动转轮转动。轴承旋转接头接出导线给转轮端部的电机供电，带动旋转切削头转动，可实现破冰效果。旋转切削头外壁设有环状凹槽，旋转切削头除了工作部分裸露外，其它部分被带有内环凹槽的底座包裹，构成旋转切削头沿着底座轴向旋转。由于冰层的抗弯强度弱，旋转的转轮以及旋转的切削头，都可以对冰层产生破坏力，从而实现船体破冰前行。

Claims (8)

1.带有可旋转切削齿的连续破冰机构，包括周边设置多个齿的转轮（1）、转轮支架（2）和转轮轴（3），其特征在于：在转轮（1）的齿上设置有旋转切削头（9）。
2.根据权利要求1所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：所述旋转切削头（9）通过底座（7）旋转固定在转轮（1）的齿外端部，旋转切削头（9）与电机（6）联动；所述的转轮轴（3）上还设有轴承旋转接头（4），电机（6）通过导线（10）与轴承旋转接头（4）构成电源旋转连接。
3.根据权利要求2所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：所述导线（10）与轴承旋转接头（4）通过旋转电极刷构成电源旋转连接。
4.根据权利要求3所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：所述的旋转切削头（9）包括外端部的旋转齿、旋转体和旋转轴，其中，旋转轴与电机（6）联动，旋转体与底座（7）旋转配合，旋转齿均布在旋转体的外端部。
5.根据权利要求-4所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：在旋转切削头（9）的旋转体外设置保护套（8）。
6.根据权利要求1-5任一所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：所述转轮轴（3）上设有电动驱动机构。
7.根据权利要求5任一所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：所述转轮（1）的齿外端部与齿中心线呈70-90°角。
8.根据权利要求6所述的带有可旋转切削齿的连续破冰机构，其特征在于：所述转轮（1）上设置2-15个齿，且齿均布在转轮（1）外周边。
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