一种船舶共振破冰装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种船舶共振破冰装置，包括基座、承重杆、承重液压杆、冲击轮、舱门、舱门连杆、减速电机，所述基座固定在船体甲板上，基座上铰接承重杆，承重杆两侧分别通过前、后承重液压杆与基座连接，承重杆前端连接位于舱门处的冲击轮，舱门通过舱门连杆连接减速电机。根据所处航区冰层固有频率f1，通过调整船舶行驶速度，使得冲击轮产生的冲击频率f

【技术实现步骤摘要】
一种船舶共振破冰装置


[0001]本专利技术涉及一种船舶破冰装置，尤其是一种船舶共振破冰装置。

技术介绍

[0002]目前，传统破冰船的破冰方式主要为重力式破冰，其原理是基于船艏重量将冰层压碎，具有大吨位、高能耗(指螺旋桨推进能耗高)等缺点，因此在破冰过程中效率低下，破冰厚度有限；现有基于共振原理的破冰装置，多依赖大功率电机带动工作系统给冰层施加特定频率的力，结构复杂且能量消耗大。
[0003]如专利公开号CN204713378U公开的一种船舶用破冰装置，包括主支架以及与主支架固定连接的破冰刀。破冰装置设有呈锥形的破冰刀及齿形刀口,破冰刀上设有弧面,通过破冰刀与冰层挤压、撞击实现破冰；在破冰装置的内部设有加热层,该加热层与船舶内部的电源相连,在破冰的过程中产生热量,使得破冰更加的顺畅,不会出现卡死的情况。这种破冰装置虽然结构简单，破冰过程需要加热，能量消耗增大。
[0004]如专利公开号CN110539854A公开的一种基于共振原理的嵌入式艏部破冰装置，主要由共振轮、动力系统和位置调度系统三部分构成，其共振轮动力主要来源于减速电机，工作时需要提供额外动力；共振轮形状凸起均匀，产生的作用力较小。
[0005]如专利公开号CN108820145A公开的一种频率可调式船舶共振破冰装置，包括动力系统，传动，系统和工作系统。其专利技术通过调整电机转速，控制破冰锤的工作频率，使其与冰层固有频率相同。这种破冰装置虽然能较好的控制破冰锤工作频率，但结构复杂，破冰过程中依靠大功率电机，能量消耗较大。
[0006]针对上述缺点，需要设计一种位于船首部的新型的破冰装置，采用了具有特殊形状的冲击轮结构，提高了破冰效率、破冰能力，降低了能量消耗。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对破冰船提出一种船舶共振破冰装置，该装置结构简单，能在不显著增加船体重量的前提下，提高破冰能力和破冰效率。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种船舶共振破冰装置，包括基座、承重杆、承重液压杆、冲击轮、舱门、舱门连杆、减速电机，所述基座固定在船体甲板上，基座上铰接承重杆，承重杆两侧分别通过前、后承重液压杆与基座连接，承重杆前端连接位于舱门处的冲击轮，舱门通过舱门连杆连接减速电机。
[0009]进一步，根据所处航区冰层固有频率f1，通过调整船舶行驶速度，使得冲击轮产生的冲击频率f
n
与冰层固有频率f1相同，达到共振破冰效果。
[0010]进一步，所述舱门连杆一端与舱门通过轴承连接，另一端与船体通过轴承连接。
[0011]进一步，所述减速电机连接舱门连杆，通过减速电机控制舱门连杆角度，实现舱门的开合。
[0012]进一步，所述基座与前、后承重液压杆之间通过轴承连接，前、后承重液压杆与承
重杆之间通过轴承连接。
[0013]进一步，所述承重杆与冲击轮之间通过轴承连接。
[0014]进一步，所述舱门与舱门连杆之间通过轴承连接。
[0015]进一步，所述承重杆上焊接有防水挡板，防水挡板与船体紧密配合，防止海水进入船舱。
[0016]进一步，所述冲击轮上设置锯齿形凹槽，防止冲击轮的锯齿与冰层接触时发生滑动，使得冲击轮在船舶推力作用下转动，实现缓慢抬升船体、快速下落冲击，在船舶吨位相同的情况下，给冰层施加更大的载荷。
[0017]进一步，所述承重杆角度受前、后承重液压杆控制，在不进行破冰作业时，将承重杆和冲击轮完全收回船舱内部，并关闭舱门。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]1、在同排水量船舶的条件下，给冰层提供更大的冲击力。
[0020]由于冲击轮特殊的形状，在船舶向前行驶过程中，船首部将先缓慢抬升船，之后迅速下落，完成一次冲击，冲击提供的作用力将大于传统破冰方式的提供静态力(静态力主要指有船舶自身的重力)。
[0021]2、给冰层提供具有特定频率的动态力，使冰层共振，提高破冰效率。
[0022]船舶行驶过程中，冲击轮发生转动，提供具有一定频率的冲击力，当施加的冲击力频率与冰层固有频率相当时，冰层发生共振现象，冰层更容易被破坏。
[0023]3、相比于一部分主动破冰装置，能耗更低。
[0024]大部分主动破冰装置，为保证提供足够的力，需要大功率的动力设备带动破冰锤等设备，能耗较大。本专利技术在破冰作业时，不需要额外的动力设备，依靠船舶向前行进的速度使冲击轮转动，完成破冰作业，能耗更低。
附图说明
[0025]图1是本专利技术和船舶共振破冰装置结构示意图；
[0026]图2是图1的A向视图；
[0027]图3是冲击轮轮廓图；
[0028]图4是舱门开合装置示意图；
[0029]图中：1.船体，2.后承重液压杆，3.基座，4.承重杆，5.前承重液压杆，6.防水挡板，7.防水舱壁，8.舱门连杆，9.冲击轮，10.减速电机，11舱门。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0031]以5000吨破冰船为例，破冰航区冰厚d＝1.5m，冰密度ρ＝0.9
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103kg/m3，破冰接触区长为6m,宽为3m，运用有限元软件建立该航区冰的有限元模型，计算得出冰层的固有频率f1＝1.5Hz。
[0032]如图1至图4所示，本专利技术实施例提出的一种船舶共振破冰装置，包括后承重液压杆2、基座3、承重杆4、前承重液压杆5、防水挡板6、舱门连杆8、冲击轮9、减速电机10、舱门11。
[0033]基座3固定在船体1甲板上，承重杆4通过轴承与基座3相连接，后承重液压杆2和前承重液压杆5一端通过轴承与基座3相连接，另一端与承重杆4连接，后承重液压杆2和前承重液压杆5可控制承重杆4的角度；防水挡板6通过焊接固定在承重杆4上，与船体7紧密配合，防止海水进入船舱；冲击轮9与承重杆4通过轴承连接，舱门连杆8与舱门11通过轴承连接，另一端与船体1通过轴承连接，减速电机10连接舱门连杆8，通过减速电机10控制舱门连杆8角度，实现舱门11的开合。
[0034]根据冰层固有频率f1＝1.5Hz，冲击轮周长为2.5m，冲击轮每转动一周，对冰层完成三次冲击，当船速为1.25m/s时，冲击频率f
n
＝1.5Hz，与冰层固有频率相同，达到共振破冰效果。
[0035]如图3所示，冲击轮9上设置锯齿形凹槽，防止齿轮与冰层接触时发生滑动，使得冲击轮9在船舶推力作用下转动，实现缓慢抬升船体、快速下落冲击。在船舶吨位相同的情况下，给冰层施加更大的载荷。
[0036]承重杆4角度受承重液压杆控制，在不进行破冰作业时，可将承重杆4和冲击轮9完全收回船舱内部，并关闭舱门11。
[0037]破冰工作时，先由减速电机10转动舱门连杆8，打开舱门11，然后承重液压杆5缩短，后承重液压杆2伸长，使冲击轮9下降至冰层高度，随着船体1的前进，冲击轮9与冰层接触并转动，同时，由于冲击轮9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶共振破冰装置，其特征在于：包括基座、承重杆、承重液压杆、冲击轮、舱门、舱门连杆、减速电机，所述基座固定在船体甲板上，基座上铰接承重杆，承重杆两侧分别通过前、后承重液压杆与基座连接，承重杆前端连接位于舱门处的冲击轮，舱门通过舱门连杆连接减速电机。2.根据权利要求1所述的船舶共振破冰装置，其特征在于：根据所处航区冰层固有频率f1，通过调整船舶行驶速度，使得冲击轮产生的冲击频率f
n
与冰层固有频率f1相同，达到共振破冰效果。3.根据权利要求1所述的船舶共振破冰装置，其特征在于：所述舱门连杆一端与舱门通过轴承连接，另一端与船体通过轴承连接。4.根据权利要求1所述的船舶共振破冰装置，其特征在于：所述减速电机连接舱门连杆，通过减速电机控制舱门连杆角度，实现舱门的开合。5.根据权利要求1所述的船舶共振破冰装置，其特征在于：所述基座与前、后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王禹，陈思远，王洪富，陈碧昊，曲雪，汤德文，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇八研究所，
类型：发明
国别省市：