CN114872843A - 一种极地科考用破冰船及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及破冰船技术领域，公开了一种极地科考用破冰船及其使用方法，包括；船体，船体前端设置有支撑块；升降机构，升降机构贯穿设置在支撑块中，升降机构下端设置有支撑板，利用升降机构控制支撑板恰好位于水平面，使得支撑板上设置的破冰机构和融冰机构对水平面的冰进行处理；破冰机构包括有破冰旋片和破冰锤；融冰机构用于对其下方的冰进行融化。该发明同时设置融冰机构和破冰锤，根据冰块的厚度选用合适的破冰方法，使得破冰效率更高，且不影响科考船航行，此外，通过设置升降机构，使得破冰机构时刻处于水平面上，方便破冰机构对冰块进行破碎，且破冰精准度高。

Description

一种极地科考用破冰船及其使用方法

技术领域

本发明涉及破冰船技术领域，具体为一种极地科考用破冰船及其使用方法。

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。分为江河、湖泊、港湾或海洋破冰船。破冰时，首部压挤冰层在行进中连续破冰或反复突进破冰。

中国发明专利号为CN202110251297.9，公开了一种极地破冰船用多级破冰装置，本发明包括第一支撑架、第二支撑架和传动辊，第一支撑架与第二支撑架之间固定连接有支撑柱，传动辊位于支撑柱周侧面，支撑柱与传动辊之间设置有若干第一轴承，传动辊周侧面设置有主齿座和两个辅助齿座，主齿座周侧面设置有主齿盘，辅助齿座周侧面设置有辅助齿盘。虽然在船上安装该种破冰装置能够对冰块进行破碎，但是其中的传动辊为一整根，无法向船体两边进行冰块分流，此外，破冰船长时间航行后，吃水线上升，该装置固定安装在船体前端无法根据航行情况进行位置变换，使得装置在破冰船长时间航行过后位于水下，破冰效果较差。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种极地科考用破冰船，具备时刻处于水平面上，精准破冰、根据冰块的厚度选用合适的破冰方法，使得破冰效率更高以及反向同速转动的两破冰旋片对冰块进行分流等优点，解决了无法向船体两边进行冰块分流以及破冰船长时间航行后破冰效果差的问题。

(二)技术方案

为解决上述无法向船体两边进行冰块分流以及船长时间航行后破冰效果差的技术问题，本发明提供如下技术方案：一种极地科考用破冰船，所述船包括；船体，所述船体前端设置有支撑块；升降机构，所述升降机构贯穿设置在所述支撑块中，所述升降机构下端设置有支撑板，利用所述升降机构控制所述支撑板上、下移动，使所述支撑板恰好位于水平面，使得所述支撑板上设置的破冰机构和融冰机构对水平面的冰进行处理；所述破冰机构包括有破冰旋片和破冰锤，利用所述破冰锤对前方的冰进行捶打，再利用高速旋转的破冰旋片对前方的冰进行粉碎；所述融冰机构包括有出水管，所述出水管位于所述破冰旋片前部上方，热水通过所述出水管排出对其下方的冰进行融化。

优选地，所述升降机构包括有第一螺杆和第二螺杆，所述第一螺杆和第二螺杆与所述支撑块螺纹连接，且两者通过第一皮带连接，所述第一螺杆上方设置有第一驱动件，利用所述第一驱动件驱动第一螺杆转动，通过所述第一皮带带动第二螺杆转动，所述第一螺杆和第二螺杆在所述支撑块中升降，继而带动所述支撑板升降。

优选地，所述破冰机构还包括有第一转动轴，所述第一转动轴两端分别设置有第二驱动件和第一锥齿轮，所述支撑板位于所述第一锥齿轮两侧分别转动连接有第二转动轴，所述第二转动轴端部设置有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相啮合，所述第二转动轴侧面固定设置有破冰旋片，利用所述第二驱动件间接驱动所述破冰旋片高速转动对冰块进行破碎。

优选地，所述第一转动轴侧面设置有第二主动轮，所述第一转动轴转动时，利用所述第二主动轮侧面的第二皮带带动第二从动轮旋转，所述第二从动轮中设置有第三转动轴，所述第三转动轴端部设置有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合，所述第四锥齿轮中设置有第四转动轴，利用转动的所述第一转动轴间接带动所述第四转动轴转动，带动所述第四转动轴端部的破冰锤转动，通过破冰锤对前方的冰块进行捶打。

优选地，所述第四转动轴端部与连接块转动连接，所述连接块设置在所述支撑板侧面的凹槽中，所述连接块侧面连接有弹性元件，所述连接块和凹槽对应位置分别设置有第一电磁块和第二电磁块。

优选地，所述第一电磁块和第二电磁块通电时，所述第一电磁块和第二电磁块带相反电荷相吸，带动所述第四转动轴与第三锥齿轮啮合，从而所述第三转动轴能够带动所述第四转动轴转动，所述第一电磁块和第二电磁块断电时，所述弹性元件恢复原状，所述第三锥齿轮与第四锥齿轮分离，所述第三转动轴无法控制所述第四转动轴转动。

优选地，所述支撑板上方设置有水箱，所述水箱侧面连接有进水管，所述水箱内部设置有抽水模块及加热模块等，冷水加热完成后从所述水箱侧面的所述出水管流出，对所述出水管下方的冰块进行融化。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种极地科考用破冰船，具备以下有益效果：

1、该极地科考用破冰船，通过设置升降机构，使得破冰机构时刻处于水平面上，方便破冰机构对冰块进行破碎，且破冰精准度高。

2、该极地科考用破冰船，通过设置两破冰旋片，且两破冰旋片进行反向同速转动，高速转动的破冰旋片对前方的冰块进行破碎，破碎完成的冰块会随着两破冰旋片的螺旋方向向外移动，即将破碎完成的冰引流至船的两侧，避免碎冰堆积影响科考船航行。

3、该极地科考用破冰船，通过同时设置融冰机构和破冰锤，根据冰块的厚度选用合适的破冰方法，使得破冰效率更高，且不影响科考船航行。

附图说明

图1为本发明的船体结构示意图；

图2为本发明的升降机构示意图；

图3为本发明的破冰机构结构示意图一；

图4为本发明的破冰机构结构示意图二；

图5为本发明的A处放大图；

图6为本发明的融冰机构上视图。

图中：1、船体；2、支撑块；3、第一螺杆；4、第一驱动件；5、第一主动轮；6、第一皮带；7、第一从动轮；8、第二螺杆；9、支撑板；10、盲孔；11、第二驱动件；12、第一转动轴；13、第一锥齿轮；14、第二锥齿轮；15、第二转动轴；17、破冰旋片；18、第二主动轮；19、第二皮带；20、第二从动轮；21、第三转动轴；22、第三锥齿轮；23、第四锥齿轮；24、第四转动轴；25、破冰锤；26、连接块；27、弹性元件；28、第一电磁块；29、第二电磁块；30、凹槽；31、水箱；32、进水管；33、出水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种极地科考用破冰船，船包括；船体1，船体1前端设置有支撑块2；升降机构，升降机构贯穿设置在支撑块2中，升降机构下端设置有支撑板9，利用升降机构控制支撑板9上、下移动，使支撑板9恰好位于水平面，使得支撑板9上设置的破冰机构和融冰机构对水平面的冰进行处理；破冰机构包括有破冰旋片17和破冰锤25，利用破冰锤25对前方的冰进行捶打，再利用高速旋转的破冰旋片17对前方的冰进行粉碎；融冰机构包括有出水管33，出水管33位于破冰旋片17前部上方，热水通过出水管33排出对其下方的冰进行融化。

进一步地，升降机构包括有第一螺杆3和第二螺杆8，第一螺杆3和第二螺杆8与支撑块2螺纹连接，且两者通过第一皮带6连接，第一螺杆3上方设置有第一驱动件4，利用第一驱动件4驱动第一螺杆3转动，通过第一皮带6带动第二螺杆8转动，第一螺杆3和第二螺杆8在支撑块2中升降，继而带动支撑板9升降。在升降过程中，控制第一驱动件4开启，第一驱动件4带动第一螺杆3转动，第一螺杆3下方设置有第一主动轮5，故第一螺杆3带动其侧面的第一主动轮5转动，在第一主动轮5转动过程中通过第一皮带6带动第一从动轮7转动，而第二螺杆8与第一从动轮7固定连接，故第一从动轮7带动第二螺杆8转动，由于第一螺杆3和第二螺杆8与支撑块2均为螺纹连接，此外，第一螺杆3和第二螺杆8在支撑块2上存在限位机构，使得第一螺杆3和第二螺杆8上只能进行上、下移动，故在第一螺杆3和第二螺杆8转动过程中，两者沿着螺纹方向升降，继而带动支撑板9升降，使得支撑板9时刻处于水平面，方便其上设置的破冰机构对水平面的冰块进行破碎。

进一步地，破冰机构还包括有第一转动轴12，第一转动轴12两端分别设置有第二驱动件11和第一锥齿轮13，第二驱动件11滑动设置在支撑板9侧面的盲孔10中，支撑板9位于第一锥齿轮13两侧分别转动连接有第二转动轴15，第二转动轴15上设置有与支撑板9相连接的连接板，连接板和支撑板9侧面配合从两端支撑第二转动轴15，第二转动轴15端部设置有第二锥齿轮14，第二锥齿轮14与第一锥齿轮13相啮合，第二转动轴15侧面固定设置有破冰旋片17，利用第二驱动件11间接驱动破冰旋片17高速转动对冰块进行破碎。控制第二驱动件11开启，第二驱动件11带动第一转动轴12及其端部的第一锥齿轮13进行转动，由于第一锥齿轮13与第二锥齿轮14相啮合，故在第一锥齿轮13转动过程中带动第二锥齿轮14转动，由于两第二锥齿轮14设置在第一锥齿轮13的两侧，故两第二锥齿轮14的转动方向相反，从而带动两第二转动轴15及其侧面的破冰旋片17进行反向同速转动，高速转动的破冰旋片17对前方的冰块进行破碎，破碎完成的冰块会随着两破冰旋片17的螺旋方向向外移动，即将破碎完成的冰引流至船的两侧，避免碎冰堆积影响科考船航行。

进一步地，第一转动轴12侧面设置有第二主动轮18，第一转动轴12转动时，利用第二主动轮18侧面的第二皮带19带动第二从动轮20旋转，第二从动轮20中设置有第三转动轴21，第三转动轴21端部设置有第三锥齿轮22，第三锥齿轮22与第四锥齿轮23啮合，第四锥齿轮23中设置有第四转动轴24，利用转动的第一转动轴12间接带动第四转动轴24转动，带动第四转动轴24端部的破冰锤25转动，通过破冰锤25对前方的冰块进行捶打。在第三锥齿轮22与第四锥齿轮23相啮合的情况下，第二驱动件11带动第一转动轴12转动的同时带动第一转动轴12侧面的第二主动轮18转动，第二主动轮18通过第二皮带19带动两侧的第二从动轮20进行转动，由于第二从动轮20与第三转动轴21固定连接，故第二从动轮20带动第三转动轴21及其端部的第三锥齿轮22进行转动，由于第三锥齿轮22与第四锥齿轮23相啮合，故第三锥齿轮22带动第四锥齿轮23进行转动，由于第四锥齿轮23与第四转动轴24固定连接，故第四锥齿轮23带动第四转动轴24及其端部的破冰锤25进行转动，破冰锤25在转动过程到刚过最上方时，第一电磁块28和第二电磁块29之间断电无作用，然后破冰锤25会从上方对冰面进行撞击，能够将一定厚度的冰块撞开从而落入水下，然后对第一电磁块28和第二电磁块29通电，为下一次撞击冰面做准备。

进一步地，第四转动轴24端部与连接块26转动连接，连接块26设置在支撑板9侧面的凹槽30中，连接块26侧面连接有弹性元件27，连接块26和凹槽30对应位置分别设置有第一电磁块28和第二电磁块29。在第一电磁块28和第二电磁块29通电时，两者相吸，通过挤压弹性元件27使得第三锥齿轮22与第四锥齿轮23相啮合，使得第一转动轴12在转动过程中能够间接带动破冰锤25转动至冰面上方，待支撑块2转动至刚过最上方时，对第一电磁块28和第二电磁块29进行断电，利用弹性元件27复位使得第三锥齿轮22与第四锥齿轮23无法啮合，然后破冰锤25受重力作用下落对冰面进行撞击。

进一步地，第一电磁块28和第二电磁块29通电时，第一电磁块28和第二电磁块29带相反电荷相吸，带动第四转动轴24与第三锥齿轮22啮合，从而第三转动轴21能够带动第四转动轴24转动，第一电磁块28和第二电磁块29断电时，弹性元件27恢复原状，第三锥齿轮22与第四锥齿轮23分离，第三转动轴21无法控制第四转动轴24转动。通电时，第三锥齿轮22和第四锥齿轮23啮合，此时连接块26挤压弹性元件27,弹性元件27受力产生形变，长度变短，对连接块26和凹槽30内部均产生反作用力，待断电后，反作用力推动连接块26向凹槽30外部移动，使得第三锥齿轮22与第四锥齿轮23分离，分离后破冰锤25将受重力作用下落撞击冰面。

进一步地，支撑板9上方设置有水箱31，水箱31侧面连接有进水管32，水箱31内部设置有抽水、加热等模块，冷水加热完成后从水箱31侧面的出水管33流出，对出水管33下方的冰块进行融化。在对船体1前方的冰进行破碎时，控制水箱31内部的水泵抽水，冷水从进水管32进入水箱31内部，利用水箱31内部的加热机构对冷水进行加热，加热完成后从出水管33中流出，由于出水管33位于破冰旋片17前部上方，故出水管33中流出的热水恰好对前方的冰进行融化，降低冰块的厚度，方便破冰旋片17对冰块进行破碎。

工作原理：在船行驶过程中，控制第二驱动件11开启，第二驱动件11带动第一转动轴12及其端部的第一锥齿轮13进行转动，由于第一锥齿轮13与第二锥齿轮14相啮合，故在第一锥齿轮13转动过程中带动第二锥齿轮14转动，由于两第二锥齿轮14设置在第一锥齿轮13的两侧，故两第二锥齿轮14的转动方向相反，从而带动两第二转动轴15及其侧面的破冰旋片17进行反向同速转动，高速转动的破冰旋片17对前方的冰块进行破碎，破碎完成的冰块会随着两破冰旋片17的螺旋方向向外移动，即将破碎完成的冰引流至船的两侧。

在遇到船体1前方冰块较薄但是覆盖面积较大时，对第一电磁块28和第二电磁块29通电，第一电磁块28和第二电磁块29带相反电荷相吸，使得第三锥齿轮22和第四锥齿轮23啮合，此时，第二驱动件11带动第一转动轴12转动的同时带动第一转动轴12侧面的第二主动轮18转动，第二主动轮18通过第二皮带19带动两侧的第二从动轮20进行转动，由于第二从动轮20与第三转动轴21固定连接，故第二从动轮20带动第三转动轴21及其端部的第三锥齿轮22进行转动，由于第三锥齿轮22与第四锥齿轮23相啮合，故第三锥齿轮22带动第四锥齿轮23进行转动，由于第四锥齿轮23与第四转动轴24固定连接，故第四锥齿轮23带动第四转动轴24及其端部的破冰锤25进行转动，破冰锤25在转动过程到刚过最上方时，对第一电磁块28和第二电磁块29断电，待断电后，弹性元件27的反作用力推动连接块26向凹槽30外部移动，使得第三锥齿轮22与第四锥齿轮23分离，分离后破冰锤25将受重力作用下落撞击冰面能够将一定厚度的冰块撞开从而落入水下，然后对第一电磁块28和第二电磁块29通电，为下一次撞击冰面做准备。

若船体1前进方向前方冰块厚度较厚时，对第一电磁块28和第二电磁块29断电，破冰锤25垂直向下对冰面进行一次破冰，但是在冰块较厚的情况下无法将冰块撞开，故需要利用其它手段进行破冰，此时，控制水箱31内部的水泵抽水，冷水从进水管32进入水箱31内部，利用水箱31内部的加热机构对冷水进行加热，加热完成后从出水管33中流出，由于出水管33位于破冰旋片17前部上方，故出水管33中流出的热水恰好对前方的冰进行融化，降低冰块的厚度，方便破冰旋片17对冰块进行破碎。

随着科考船航行时间的增加，船上物资会逐渐减少，此时船的重量将会逐渐减少，同时吃水线将逐渐降低，在吃水线逐渐变化过程中，控制第一驱动件4开启，第一驱动件4带动第一螺杆3转动，第一螺杆3下方设置有第一主动轮5，故第一螺杆3带动其侧面的第一主动轮5转动，在第一主动轮5转动过程中通过第一皮带6带动第一从动轮7转动，而第二螺杆8与第一从动轮7固定连接，故第一从动轮7带动第二螺杆8转动，由于第一螺杆3和第二螺杆8与支撑块2均为螺纹连接，此外，第一螺杆3和第二螺杆8在支撑块2上存在限位机构，使得第一螺杆3和第二螺杆8上只能进行上、下移动，故在第一螺杆3和第二螺杆8转动过程中带动支撑板9下降，使得支撑板9时刻处于水平面，方便其上设置的破冰机构对水平面的冰块进行破碎。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述破冰船包括；

船体(1)，所述船体(1)前端设置有支撑块(2)；

升降机构，所述升降机构贯穿设置在所述支撑块(2)中，所述升降机构下端设置有支撑板(9)，利用所述升降机构控制所述支撑板(9)上、下移动，使所述支撑板(9)恰好位于水平面，使得所述支撑板(9)上设置的破冰机构和融冰机构对水平面的冰进行处理；

所述破冰机构包括有破冰旋片(17)和破冰锤(25)，利用所述破冰锤(25)对前方的冰进行捶打，再利用高速旋转的破冰旋片(17)对前方的冰进行粉碎；

所述融冰机构包括有出水管(33)，所述出水管(33)位于所述破冰旋片(17)前部上方，热水通过所述出水管(33)排出对其下方的冰进行融化。

2.根据权利要求1所述的一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述升降机构包括有第一螺杆(3)和第二螺杆(8)，所述第一螺杆(3)和第二螺杆(8)与所述支撑块(2)螺纹连接，且两者通过第一皮带(6)连接，所述第一螺杆(3)上方设置有第一驱动件(4)，利用所述第一驱动件(4)驱动第一螺杆(3)转动，通过所述第一皮带(6)带动第二螺杆(8)转动，所述第一螺杆(3)和第二螺杆(8)在所述支撑块(2)中升降，继而带动所述支撑板(9)升降。

3.根据权利要求1所述的一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述破冰机构还包括有第一转动轴(12)，所述第一转动轴(12)两端分别设置有第二驱动件(11)和第一锥齿轮(13)，所述支撑板(9)位于所述第一锥齿轮(13)两侧分别转动连接有第二转动轴(15)，所述第二转动轴(15)端部设置有第二锥齿轮(14)，所述第二锥齿轮(14)与所述第一锥齿轮(13)相啮合，所述第二转动轴(15)侧面固定设置有所述破冰旋片(17)，利用所述第二驱动件(11)间接驱动所述破冰旋片(17)高速转动对冰块进行破碎。

4.根据权利要求3所述的一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述第一转动轴(12)侧面设置有第二主动轮(18)，所述第一转动轴(12)转动时，利用所述第二主动轮(18)侧面的第二皮带(19)带动第二从动轮(20)旋转，所述第二从动轮(20)中设置有第三转动轴(21)，所述第三转动轴(21)端部设置有第三锥齿轮(22)，所述第三锥齿轮(22)与第四锥齿轮(23)啮合，所述第四锥齿轮(23)中设置有第四转动轴(24)，利用转动的所述第一转动轴(12)间接带动所述第四转动轴(24)转动，带动所述第四转动轴(24)端部的破冰锤(25)转动，通过破冰锤(25)对前方的冰块进行捶打。

5.根据权利要求4所述的一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述第四转动轴(24)端部与连接块(26)转动连接，所述连接块(26)设置在所述支撑板(9)侧面的凹槽(30)中，所述连接块(26)侧面连接有弹性元件(27)，所述连接块(26)和凹槽(30)对应位置分别设置有第一电磁块(28)和第二电磁块(29)。

6.根据权利要求5所述的一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述第一电磁块(28)和第二电磁块(29)通电时，所述第一电磁块(28)和第二电磁块(29)带相反电荷相吸，带动所述第四转动轴(24)与第三锥齿轮(22)啮合，从而所述第三转动轴(21)能够带动所述第四转动轴(24)转动，所述第一电磁块(28)和第二电磁块(29)断电时，所述弹性元件(27)恢复原状，所述第三锥齿轮(22)与第四锥齿轮(23)分离，所述第三转动轴(21)无法控制所述第四转动轴(24)转动。

7.根据权利要求1所述的一种极地科考用破冰船，其特征在于：所述支撑板(9)上方设置有水箱(31)，所述水箱(31)侧面连接有进水管(32)，所述水箱(31)内部设置有抽水模块及加热模块，冷水加热完成后从所述水箱(31)侧面的所述出水管(33)流出，对所述出水管(33)下方的冰块进行融化。

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