CN112896438A - 一种破冰船及其破冰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种破冰船及其破冰方法，所述破冰船的船头部设有固定支撑板，固定支撑板底面固定连接支撑筋板，固定支撑板前端中部开有凹槽；固定支撑板上设有电机座、两个加高底座和四个轴承支撑座；电机座上设置有两个主电机，电机通过皮带和转动轴连接，转动轴上设有锯片；轴承支撑座上设有轴承，轴承与转动轴固定连接；转动轴上还设有两个凸轮，加高底座上设有吊耳I，吊耳I固定连接销轴I，销轴I固定连接锤把，锤把固定连接锤体，锤把位于凸轮上方且与凸轮接触连接；本发明结构简单，设计合理，能够破坏厚度大的冰面且能够有效地提高破冰效率。

Description

一种破冰船及其破冰方法
技术领域
本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种破冰船及其破冰方法。
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
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种破冰船及其破冰方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种破冰船，包括设置在船头部的固定支撑板，所述固定支撑板底面固定连接支撑筋板用于支撑船体前方的破冰装置，所述固定支撑板前端中部开有凹槽；所述固定支撑板上设有电机座和两个加高底座；所述电机座上设置有两个主电机，所述电机连接有带轮I，所述带轮I通过皮带连接带轮II，所述带轮II固定连接在转动轴上，所述转动轴上设有锯片，所述锯片位于所述固定支撑板前端中部的凹槽内，这样通过启动主电机可以通过一系列传动装置带动锯片转动进行破冰；所述转动轴上还设有两个凸轮，所述加高底座上设有固定用的吊耳I，所述吊耳I固定连接销轴I，所述销轴I固定连接锤把，所述锤把固定连接锤体，所述锤把位于所述凸轮上方且与所述凸轮接触连接；所述弹簧支座位于所述吊耳I的前端，所述弹簧支座上固定连接有弹簧，所述弹簧的另一端固定连接垫块，所述垫块与所述锤把接触连接，这样凸轮的凸起处转动到锤把时，可以带动锤把以吊耳I为支点顺时针转动到一定位置，使锤体抬高，随后凸轮的凸起处离开锤把，此时在大锤体自身的重力的作用下大锤体落下对冰面一个冲击力，随着凸轮得时刻转动便实现了大锤体对冰面的一个反复捶打过程，需注意的是，在安装凸轮时应确保凸轮的凸起处的相对位置相反，即当其中一个凸轮的凸起处转动到最高点时，另一个凸轮的凸起处转动到最低点，这样可以避免由于凸轮的转动带动各自的锤体产生共振，进而导致船体不平稳。
优选的，所述固定支撑板上还设有四个轴承支撑座，所述轴承支撑座上设有轴承，所述轴承与转动轴固定连接，轴承支撑座和轴承主要起到加固的作用。
优选的，所述船体的两侧也设有破冰装置，两侧的破冰装置包括传动区，所述传动区内设有辅助电机；所述辅助电机连接曲轴，所述曲轴的另一端连接轴承座，所述曲轴还连接若干个连接杆；所述连接杆的另一端连接小型破冰锤，所述小型破冰锤设置在船体侧部的开槽内；所述开槽内还设有轴承和销轴II，所述小型破冰锤的另一端通过所述轴承和销轴II固定在所述开槽内，通过开启辅助电机，可以带动曲轴转动，进而带动连接杆上的小型破冰锤转动，在安装连接杆时，要考虑到对于相邻小破冰锤其同一时间不能处于相同的高度，避免形成共振现象导致船体侧翻等情况。
优选的，所述连接杆的具体结构包括杆I和杆II，所述杆I和杆II通过吊耳II连接，吊耳II主要起到加固的作用；所述杆I的另一端端通过销轴III与曲轴连接，杆II的另一端连接小型破冰锤。
优选的，所述船体的船尾部设有螺旋桨行进器，可以在破冰船行进时为船体提供额外的动力，避免卡在冰面上等紧急情况。
优选的，所述固定支撑板上还设有两个弹簧支座，所述弹簧支座位于所述吊耳I的前端，所述弹簧支座上固定连接有弹簧，所述弹簧的另一端固定连接垫块，所述垫块与所述锤把接触连接，弹簧和垫块主要起到缓冲作用，所述弹簧的两侧设有限位挡板，所述限位挡板与弹簧支座固定连接，所述限位挡板的高度弹簧的高度，这样在锤把随着凸轮转动而运动时，限位挡板可以防止锤把发生左右方向的偏移，防止锤把或者其他破冰结构造成损坏。
一种破冰船的破冰方法，具体包括以下步骤：
S1：打开螺旋桨行进器开关，推动船体向前推进；
S2：打开主电机，主电机带动带轮I转动，带轮I通过皮带带动带轮II转动，进而带动同轴的锯片和凸轮转动；
S3：转动的锯片在破冰船行进过程中转动逐渐把完整的冰面切割出一道缝隙，使得冰面不再连为一体；与此同时凸轮转动带动锤把以吊耳I为支点顺时针转动到一定位置，借助弹大锤体自身的重力使得大锤体落下对冰面施加冲击力。
S4：重复步骤S4，直至完成破冰工作。
优选的，对于包含侧面的破冰结构的船体，在上述的一种破冰船的破冰方法的步骤S2中，还包括以下步骤：
S201：随着破冰船的向前行进，辅助电机开始运转，带动曲轴转动；
S202：曲轴带动连接杆转动，进而带动小型破冰锤对船体两侧的冰面进行反复敲打。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过在船头的固定支撑板上设置大型破碎锤，与现有技术只采用锯片相比，可以对冰层厚度更大的区域进行破冰，确保了破冰船在行进的过程中不会被卡住，同时也提高了破冰的效率；(2)通过设置曲轴和不同角度的凸轮，确保在破冰工作过程中锤体不会产生共振现象，确保工作人员的安全；(3)通过在破碎船的两侧设计小型破碎锤，在破碎船行进并对前方的冰层进行破碎的同时对两边的冰层进行反复敲打使之产生裂纹，便于下一次破冰工作的进行，进一步提升了破冰效率；(4)通过设置弹簧、垫块和限位挡板结构，弹簧和垫块在大型破碎锤进行破冰的时候可以起到缓冲作用，限位挡板可以防止锤把发生左右偏移，保护了整个整个破冰装置。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是船体结构示意图。
图2是图1中A处的局部放大图。
图3是图1中B处的局部放大图。
图4是图1中C处的局部放大图。
图5是图2的俯视图。
附图标记说明:
1螺旋桨行进器；2弹簧支座；3固定支撑板；4主电机；5皮带；6锯片；7加高底座；8吊耳I；9销轴I；10锤把；11限位挡板；12大锤体；13凸轮；14带轮II；15轴承支撑座；16支撑筋板；17电机座；18弹簧；19带轮I；20转动轴；21小型破冰锤；22销轴II；23轴承；24开槽；25杆II；26吊耳II；27杆I；28销轴III；29轴承座；30曲轴；31辅助电机；32传动区；33垫块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
本实施例提出一种破冰船，船体的尾部设有螺旋桨行进器1，船体的船头部设有固定支撑板3，固定支撑板3底面固定连接支撑筋板16，固定支撑板3前端中部开有凹槽；固定支撑板3上设有电机座17、两个加高底座7和四个轴承支撑座15；电机座17上设置有两个主电机4，电机连接有带轮I19，带轮I19通过皮带5连接带轮II14，带轮II14固定连接在转动轴20上，转动轴20上设有锯片6，锯片6位于固定支撑板3前端中部的凹槽内；轴承支撑座15上设有轴承23，轴承23与转动轴20固定连接；转动轴20上还设有两个凸轮13，加高底座7上设有吊耳I8，吊耳I8固定连接销轴I9，销轴I9固定连接锤把10，锤把10固定连接锤体，锤把10位于凸轮13上方且与凸轮13接触连接。
本实施例还提出一种破冰船的破冰方法，采用上述的一种破冰船，具体包括以下步骤：
S1：打开螺旋桨行进器1开关，推动船体向前推进；
S2：打开主电机4，主电机4带动带轮I19转动，带轮I19通过皮带5带动带轮II14转动，进而带动同轴的锯片6和凸轮13转动；
S3：转动的锯片6在破冰船行进过程中转动逐渐把完整的冰面切割出一道缝隙，使得冰面不再连为一体；与此同时凸轮13转动带动锤把10以吊耳I8为支点顺时针转动到一定位置，借助大锤体12自身的重力使得大锤体12落下对冰面施加冲击力。
S4：重复步骤S3，直至完成破冰工作。
实施例二
本实施例提出一种破冰船，包括实施例一所述的破冰船的全部结构，与实施例一不同的是，固定支撑板3上还设有两个弹簧支座2，弹簧支座2位于吊耳I8的前端，弹簧支座2上固定连接有弹簧18，弹簧18的另一端固定连接垫块33，垫块33与锤把10接触连接，弹簧18的两侧设有限位挡板11，限位挡板11与弹簧支座2固定连接，限位挡板11的高度高于弹簧18的高度。
实施例三
如图1～5所示，本实施例提出一种破冰船，包括实施例一和实施例二的所有结构，与实施例一和二不同的是，本实施例的一可选实施方式中，船体还包括传动区32，传动区32内设有辅助电机31；辅助电机31连接曲轴30，曲轴30的另一端连接轴承座29，曲轴30还连接有十九根连接杆；每根连接杆的另一端连接小型破冰锤21，小型破冰锤21设置在船体侧部的开槽24内；开槽24内还设有轴承23和销轴II22，小型破冰锤21的另一端通过轴承23和销轴II22固定在开槽24内；连接杆包括杆I27和杆II25，杆I27和杆II25通过吊耳II26连接；杆I27的另一端端通过销轴III28与曲轴30连接，杆II25的另一端连接小型破冰锤21。
本实施例还提出一种破冰船的破冰方法，采用上述的一种破冰船，具体包括以下步骤：
S1：打开螺旋桨行进器1开关，推动船体向前推进；
S2：打开主电机4，主电机4带动带轮I19转动，带轮I19通过皮带5带动带轮II14转动，进而带动同轴的锯片6和凸轮13转动；同时随着破冰船的向前行进，辅助电机31开始运转，带动曲轴30转动；曲轴30带动连接杆转动，进而带动小型破冰锤21对船体两侧的冰面进行反复敲打。
S3：转动的锯片6在破冰船行进过程中转动逐渐把完整的冰面切割出一道缝隙，使得冰面不再连为一体；与此同时凸轮13转动带动锤把10以吊耳I8为支点顺时针转动到一定位置，借助大锤体12自身的重力使得大锤体12落下对冰面施加冲击力。
S4：重复步骤S3，直至完成破冰工作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种破冰船，包括设置在船头部的固定支撑板(3)，所述固定支撑板(3)底面固定连接支撑筋板(16)，所述固定支撑板(3)前端中部开有凹槽，所述固定支撑板(3)上设有电机座(17)，所述电机座(17)上设置有两个主电机(4)，所述电机连接有带轮I(19)，所述带轮I(19)通过皮带(5)连接带轮II(14)，所述带轮II(14)固定连接在转动轴(20)上，所述转动轴(20)上设有锯片(6)，所述锯片(6)位于所述固定支撑板(3)前端中部的凹槽内，其特征在于：所述固定支撑板(3)上还设有两个加高底座(7)；所述转动轴(20)上还设有两个凸轮(13)，所述加高底座(7)上设有吊耳I(8)，所述吊耳I(8)固定连接销轴I(9)，所述销轴I(9)固定连接锤把(10)，所述锤把(10)固定连接锤体，所述锤把(10)位于所述凸轮(13)上方且与所述凸轮(13)接触连接。
2.根据权利要求1所述的一种破冰船，其特征在于：所述固定支撑板(3)上还设有四个轴承支撑座(15)，所述轴承支撑座(15)上设有轴承(23)，所述轴承(23)与所述转动轴(20)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种破冰船，其特征在于：所述船体还包括传动区(32)，所述传动区(32)内设有辅助电机(31)；所述辅助电机(31)连接曲轴(30)，所述曲轴(30)的另一端连接轴承座(29)，所述曲轴(30)还连接若干个连接杆；所述连接杆的另一端连接小型破冰锤(21)，所述小型破冰锤(21)设置在船体侧部的开槽(24)内；所述开槽(24)内还设有轴承(23)和销轴II(22)，所述小型破冰锤(21)的另一端通过所述轴承(23)和销轴II(22)固定在所述开槽(24)内。
4.根据权利要求2所述的一种破冰船，其特征在于：所述连接杆包括杆I(27)和杆II(25)，所述杆I(27)和杆II(25)通过吊耳II(26)连接；所述杆I(27)的另一端端通过销轴III(28)与曲轴(30)连接，杆II(25)的另一端连接小型破冰锤(21)。
5.根据权利要求1所述的一种破冰船，其特征在于：还包括设置在船尾部的螺旋桨行进器(1)。
6.根据权利要求1所述的一种破冰船，其特征在于：所述固定支撑板(3)上还设有两个弹簧支座(2)，所述弹簧支座(2)位于所述吊耳I(8)的前端，所述弹簧支座(2)上固定连接有弹簧(18)，所述弹簧(18)的另一端固定连接垫块(33)，所述垫块(33)与所述锤把(10)接触连接，所述弹簧(18)的两侧设有限位挡板(11)，所述限位挡板(11)与弹簧支座(2)固定连接，所述限位挡板(11)的高度高于弹簧(18)的高度。
7.一种破冰船的破冰方法，其特征在于，采用权利要求1～6所述的任一项一种破冰船，具体包括以下步骤：
S1：打开螺旋桨行进器(1)开关，推动船体向前推进；
S2：打开主电机(4)，主电机(4)带动带轮I(19)转动，带轮I(19)通过皮带(5)带动带轮II(14)转动，进而带动同轴的锯片(6)和凸轮(13)转动；
S3：转动的锯片(6)在破冰船行进过程中转动逐渐把完整的冰面切割出一道缝隙，使得冰面不再连为一体；与此同时凸轮(13)转动带动锤把(10)以吊耳I(8)为支点顺时针转动到一定位置，借助大锤体(12)自身的重力使得大锤体(12)落下对冰面施加冲击力；
S4：重复步骤S3，直至完成破冰工作。
8.根据权利要求5所述的一种破冰船的破冰方法，其特征在于，在所述步骤S2中，还包括以下步骤：
S201：随着破冰船的向前行进，辅助电机(31)开始运转，带动曲轴(30)转动；
S202：曲轴(30)带动连接杆转动，进而带动小型破冰锤(21)对船体两侧的冰面进行反复敲打。
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