CN205168822U - 破冰船船首 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种破冰船船首。所述船首前端中纵面安装固定有用于破碎冰层的冰刀，所述冰刀和/或所述船首两侧分别安装固定有导冰轨以用于将由所述冰刀破碎的冰块推移、引导至船体两侧。通过上述实施方式，能够破碎冰层，并可以将破碎的冰块推移、引导至船体两侧，有效减少冰块对船体的阻碍、撞击，保护船体、提高行进速度。

Description

破冰船船首

技术领域

本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种破冰船船首。

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。

传统破冰船采用切压方式破冰。当冰层较薄时，多采用“连续式”破冰法，主要靠螺旋桨的力量和船头把冰层劈开撞碎；当冰层较厚时，则采用“冲撞式”破冰法，冲撞破冰船船头部位吃水浅，会轻而易举地冲到冰面上去，然后利用船体重量将下面的冰层压为碎块，必要时可调整压载，加大船头重量或左右微幅摇晃，若仍未能成功破冰，则需倒退一段距离，开足马力重新冲上前面的冰层，如此反复，以破除航道冰块。

然而，破冰船通常利用其自身的船体将破碎的冰块推移到两侧进而前行，但是无论破碎的冰块的体积大小、质量轻重，总会影响破冰船的前行速度，尤其是在冰块体积大、质量重时，将极大影响破冰船的前行速度，并且可能造成对船体结构的损坏。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题提供一种破冰船船首，能够破碎冰层，并可以将破碎的冰块推移、引导至船体两侧，有效减少冰块对船体的阻碍、撞击，保护船体、提高行进速度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种破冰船船首，所述船首前端中纵面安装固定有用于破碎冰层的冰刀，所述冰刀和/或所述船首两侧分别安装固定有导冰轨以用于将由所述冰刀破碎的冰块推移、引导至船体两侧。

进一步地，所述冰刀具有自前端向后端向上倾斜的斜面或曲面以用于插入冰层底部并利用顶推力破碎冰层.

进一步地，所述冰刀安装固定于所述船首上时，所述冰刀与船体水线面的夹角介于5°～50°之间。

进一步地，所述冰刀沿所述船首中纵面安装固定在所述船首底部的球艏上。

进一步地，所述冰刀为板式冰刀或三角式冰刀。

进一步地，所述导冰轨具有自前端向后端向上倾斜的斜面或曲面以用于插入冰块底部并利用顶推力将冰块推移、引导至船体两侧。

进一步地，所述导冰轨的横截面呈三角形或者圆弧形。

进一步地，所述导冰轨的前端边缘安装固定有抗滑条，所述抗滑条的横截面也呈三角形或者圆弧形。

进一步地，所述导冰轨沿船体长度方向设置为一对或一对以上，每对所述导冰轨包括两个导冰轨，每对所述导冰轨中的所述导冰轨均对称分布于所述船首中纵面的两侧。

进一步地，所述船首安装固定所述冰刀的位置设置有加强筋，所述冰刀和/或所述船首安装固定所述导冰轨的位置也设置有加强筋。

本实用新型实施方式的破冰船船首，通过在船首安装固定冰刀，能够破碎冰层，并且，以在船首加装冰刀的方式增加破冰能力，可以直接利用旧船船体进行改造，改造便捷、成本低廉；同时，通过在冰刀和/或船首两侧安装固定导冰轨，可以将由冰刀破碎的冰块推移、引导至船体两侧，有效减少冰块对船体的阻碍、撞击，进而保护船体、提高行进速度。

附图说明

图1是本实用新型破冰船船首进行破冰的示意图。

图2是图1所示破冰船船首的前视图。

图3是图1所示破冰船船首的侧视图。

图4是图1所示破冰船船首的俯视图。

图5是图1所示破冰船船首在冰层较薄时破冰的工作原理图。

图6是图1所示破冰船船首在冰层较厚时破冰的工作原理图。

图7是图1所示破冰船船首中冰刀和导冰轨第一实施例的结构示意图。

图8是图1所示破冰船船首中冰刀和导冰轨第二实施例的结构示意图。

图9是图1所示破冰船船首中冰刀和导冰轨第三实施例的结构示意图。

图10是图1所示破冰船船首中冰刀和导冰轨第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型所述破冰船泛指具备破冰能力的船舶，而非局限于专用破冰船。

请结合图1至图4进行参阅，本实用新型提供一种破冰船船首，船首1前端中纵面安装固定有冰刀2，冰刀2用于破碎冰层。冰刀2和/或船首1两侧分别安装固定有导冰轨3，导冰轨3用于将由冰刀2破碎的冰块推移、引导至船体两侧。

通过上述实施方式，只需要通过在旧船船型上合理安装冰刀2和导冰轨3即可形成强大的破冰能力，仅需对结构进行加强，而不需要改变现有外形。油轮和散货船等大吨位船舶更适合此类改造。

在一具体应用实施方式中，冰刀2具有自前端向后端（全文中，前端向后端方向均可指船首1向船尾方向）向上倾斜的斜面或曲面以用于插入冰层底部并利用顶推力破碎冰层。冰刀2的结构及工作原理均类似于耕地用的犁，具体而言，破冰时，冰刀2直接顶推冰层，形成巨大且集中的顶推力，从冰层的冰面下方向上弯曲冰层，从而将冰层向上掰裂。该结构设置充分利用了冰块抗压不抗弯的特性，从而使得弯曲破冰速度大大提升，尤其适用于厚冰层情况。

优选地，冰刀2安装固定于船首1上时，冰刀2与船体水线面的夹角介于5°～50°之间，可以更省力进而节约燃料。具体可根据船首1实际形状和冰层厚度范围进行优化设计。

在一具体应用实施方式中，继续参阅图1至图4，冰刀2沿船首1中纵面安装固定于设置在船首1底部的球艏4上。在船底设置的球艏4能够减小破冰船的航行阻力，提高行船速度。进一步将冰刀2安装在球艏4上，不仅可以提高冰刀2强度，还可以获得更好的首部外形。

通常仅需利用船舶自身动力向前前行即可使得船首1上的冰刀2对冰层进行破冰，而如果冰层太厚或者船舶动力不足，可通过移动船舶上的重物使船舶重心后移进而使船首1上翘来增大顶推力，或者，也可以通过调整压载水使船舶重心后移进而使船首1上翘来增大顶推力。而在某些特殊用途，移动重物、调整压载水等常规操作无法提供足够顶推力的情况下，可在船首1底部增设浮箱以使得船首1上翘产生足够的顶推力从而破冰。

破冰船破冰的工作原理如下：如图5所示，船舶以正浮态正常航行，当遇到冰层后，减小船头压载将船体调整到尾倾，进入破冰准备状态；然后推进船舶，将船头推向冰层下方，在冰层压力下，船体转为首倾，由于船体所受浮力与重力不平衡，进而将形成趋于尾倾的恢复力矩M，此恢复力矩由冰层压力T（即船体提供的破冰顶推力）平衡，因此：T=M/L（L为船首1顶推作用点到漂心距离），M可以通过船舶静水力表查得。而当冰层较大时，简单的减少船头压载可能无法提供足够的顶推力，此时需减小全船压载，并如图6所示，适当调整重物位置使重心后移，从而可以提供更大的顶推力。其中，冰层压力T=顶推力F。

请结合图7至图10进行参阅，冰刀2可以设计为多种结构形式，在本实用新型实施方式中优选设计为板式冰刀2（如图7、图8和图9）或三角式冰刀2（如图10）这样较简单、美观的结构形式。其中，板式冰刀2的横截面呈板状，适用于冰层较薄或者吨位较小的破冰船的使用场景；三角式冰刀2横截面呈三角形，适用于冰层较厚或者吨位较大的破冰船的使用场景，以承受更大的顶推力。

具体而言，导冰轨3可以单独设置于冰刀2或船首1上，也可以同时在冰刀2和船首1上设置。其中，同时在冰刀2和船首1上设置包括如下两种情况：其一，一个或多个导冰轨3设置在冰刀2上，一个或多个导冰轨3设置在船首1上；其二，同一个导冰轨3的一部分设置在冰刀2上、另一部分延伸至船首1并设置于船首1上。

在一具体应用实施方式中，导冰轨3具有自前端向后端向上倾斜的斜面或曲面以用于插入冰块底部并利用顶推力将冰块推移、引导至船体两侧。该结构设置能够借助船舶推进作业，导冰轨3将由冰刀2破碎的冰块一端上抬，形成巨大的弯曲力矩，掰断后的大块冰块在导冰轨3上倾斜上移并向两侧推移，能够避免传统破冰船需要将大冰块粉碎成小冰块的作业环节，一方面提高了破冰速度，另一方面还大大节约了能源。

继续结合图7至图10进行参阅，导冰轨3的横截面呈三角形或者圆弧形，圆弧形如半圆，当然也可以采用其它形状如方形、梯形等。在其它实施方式中，可进一步在导冰轨3的前端边缘安装固定抗滑条5，抗滑条5的横截面也呈三角形或者圆弧形，圆弧形如半圆，当然也可以采用其它形状如方形、梯形等。其中，在破冰船自身吨位较大或者动力较足时，导冰轨3和／或抗滑条5的横截面可选用圆弧形，这样导冰过程更平滑，进而有助于提高船舶航行和破冰的速度；而在破冰船自身吨位较小或者动力较弱时，导冰轨3和／或抗滑条5的横截面可选用三角形，这样导冰具有更大的力量。

导冰轨3沿船首1向船尾方向设置且数量为一对或一对以上，每对导冰轨3包括两个导冰轨3，每对导冰轨3中的导冰轨3均对称分布于船首1中纵面的两侧。该结构设计不仅美观，而且对冰块的推移、引导性能较均衡。较佳的，后一对导冰轨3之间的张开宽度大于前一对导冰轨3之间的张开宽度，进而有助于将大小程度不同的冰块逐步推移、引导至船体两侧。

在一具体实施方式中，船首1安装固定冰刀2的位置设置有加强筋，也可以在冰刀2和/或船首1安装固定导冰轨3的位置设置有加强筋，进而增加整体的结构强度。当然，在船首1自身结构强度较高时，可以不需要另外设置加强筋。

上述实施方式中，冰刀2和导冰轨3的安装均可以采用焊接固定的方式，当然，在确保结构强度和可靠性的前提下，也可以采用其它安装方式，此处不做过多限制。

当冰层达到一定厚度后，依靠船首1外形与导冰轨3不足以将冰块推移到两侧时，可以在船体两侧安装主动式推移机械，或冰面车辆辅助推移。

本实用新型实施方式的破冰船船首，通过在船首1安装固定冰刀2，能够破碎冰层，并且，以在船首1加装冰刀2的方式制造破冰船，可以直接利用旧船船体进行改造，改造便捷、成本低廉；同时，通过在冰刀2和/或船首1两侧安装固定导冰轨3，可以将由冰刀2破碎的冰块推移、引导至船体两侧，有效减少冰块对船体的阻碍与撞击，进而保护船体、提高行进速度。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种破冰船船首，其特征在于：

所述船首前端中纵面安装固定有用于破碎冰层的冰刀，所述冰刀和/或所述船首两侧分别安装固定有导冰轨以用于将由所述冰刀破碎的冰块推移、引导至船体两侧。

2.根据权利要求1所述的破冰船船首，其特征在于：

所述冰刀具有自前端向后端向上倾斜的斜面或曲面以用于插入冰层底部并利用顶推力破碎冰层。

3.根据权利要求1所述的破冰船船首，其特征在于：

所述冰刀安装固定于所述船首上时，所述冰刀与船体水线面的夹角介于5°～50°之间。

4.根据权利要求1所述的破冰船船首，其特征在于：

所述冰刀沿所述船首中纵面安装固定在所述船首底部的球艏上。

5.根据权利要求1所述的破冰船船首，其特征在于：

所述冰刀为板式冰刀或三角式冰刀。

6.根据权利要求1所述的破冰船船首，其特征在于：

所述导冰轨具有自前端向后端向上倾斜的斜面或曲面以用于插入冰块底部并利用顶推力将冰块推移、引导至船体两侧。

7.根据权利要求6所述的破冰船船首，其特征在于：

所述导冰轨的横截面呈三角形或者圆弧形。

8.根据权利要求6所述的破冰船船首，其特征在于：

所述导冰轨的前端边缘安装固定有抗滑条，所述抗滑条的横截面也呈三角形或者圆弧形。

9.根据权利要求6所述的破冰船船首，其特征在于：

所述导冰轨沿船首向船尾方向设置且数量为一对或一对以上，每对所述导冰轨包括两个导冰轨，每对所述导冰轨中的所述导冰轨均对称分布于所述船首中纵面的两侧。

10.根据权利要求1所述的破冰船船首，其特征在于：

所述船首安装固定所述冰刀的位置设置有加强筋，所述冰刀和/或所述船首安装固定所述导冰轨的位置也设置有加强筋。