一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，包括船体、滚轮破冰装置、履带爬冰装置、重心调整装置和控制单元，滚轮破冰装置设在船体前部，包括安装架、减速电机、第一滚轮冰刀、第二滚轮冰刀和锥筒滚轮冰刀。减速电机设在船体内部，第一滚轮冰刀转动设在安装架后部，通过第一传动机构与减速电机一个输出端相连。第二滚轮冰刀设在第一滚轮冰刀前上方，通过第二传动机构与减速电机另一个输出端相连。锥筒滚轮冰刀有两个，对称设在安装架前端两侧。重心调整装置包括可移动设在船体上部的两个浮体舱。本发明专利技术具有多模式破冰能力，破冰效率高，有效避免船艏受损，提高航行效率，对船体重心调整实现爬冰，遇到超出破冰能力的冰层时避免被困。避免被困。避免被困。

【技术实现步骤摘要】
一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统


[0001]本专利技术涉及船舶制造
，具体涉及一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统。

技术介绍

[0002]近年来随着水资源丰富以及航运历史悠久的北方河流成为国家开发的重点，但由于北方河流存在结冰期较长、流量受季节影响大等问题，严重制约了内河航道的发展，同时受限于北方河流航道狭窄，传统极地破冰船由于体型巨大，无法进行内河作业。因此自主研制和建造小型破冰船是我国进行北方航道开辟、内河资源开发考察以及军事上进行运输侦察必不可少的重要抓手，具有重要的战略意义。研制具备结冰区域航行作业条件的小型破冰船，不仅可以作为科研用途用作河底勘探作业，而且可作为军事用途用作小型侦察船、运输人员装备等。
[0003]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。目前传统的破冰船有连续破冰和冲撞破冰两种破冰方式，其中连续破冰法主要利用螺旋桨的力量和船头连续撞击冰层，把冰层劈开并撞碎；冲撞破冰法主要利用破冰船船头部位吃水浅，船艏能够轻易移动到冰面上，依靠自身的重量将冰层压碎。如果破冰船遭遇很厚的冰层，以上两种方法均不能成功破冰时，需要破冰船利用水泵，将尾部水舱灌满水，使得船舶重心后移，将船头抬高依靠螺旋桨的推力“爬”上冰面，随后将尾部水舱中的水排出，同时利用水泵将首部水舱灌满水，便能够依靠船体首部此时的重力将冰层压碎。以上破冰方式均需要依靠船艏部分的重量将冰层压碎或利用自身惯性将冰层劈开，破冰船艏部受到冰层的磨损、挤压，长期破冰作业容易造成损伤。<br/>[0004]申请号CN114750883A的中国专利提出一种通过电机驱动传动杆带动起振器工作进行往复运动，产生振动带动碎冰刀切割冰层。但该装置破冰方式单一且破冰刀破冰接触面积较小，破冰效果较差，对于较厚的冰层无法进行切割，同时碎冰刀之间间隙较小，进行切割作业时容易产生碎冰，影响破冰效率；在航行性能方面，单纯依靠此碎冰刀进行破冰，当遇到较厚冰层超过该破冰船的破冰能力时，无法通过其他方式辅助船只及时驶出结冰区域，严重影响破冰船的航行效率。因此如何设计一种既能够辅助破冰船进行破冰以提高破冰能力，并且最大限度提高破冰船在不同水域的航行效率的装置至关重要。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，解决现有河流的破冰船仅依靠船艏撞击实现破冰，易导致船艏受损，破冰效率低，破冰效果较差，对于较厚的冰层破冰难度大，无法通过其他方式辅助船只及时驶出结冰区域的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，包括船体、滚轮破冰装置、履带爬冰装
置、重心调整装置和控制单元，滚轮破冰装置设在船体的前部，其包括安装架、减速电机、第一滚轮冰刀、第二滚轮冰刀和锥筒滚轮冰刀，所述安装架的后部与船体固定相连。
[0008]控制单元包括控制器及双目深度相机，双目深度相机设在船体前端，与控制器通讯相连。
[0009]减速电机设置在船体的前部，减速电机的减速器具有相对的两个输出端，第一滚轮冰刀转动设在安装架的后部，减速电机的一个输出端通过第一传动机构驱动第一滚轮冰刀转动，所述减速电机的信号端与控制器通讯相连。
[0010]所述第二滚轮冰刀有两个，并且设置在第一滚轮冰刀的前上方，且与安装架的中部转动配合，减速电机的另一个输出端通过第二传动机构驱动第两个第二滚轮冰刀同步转动。
[0011]锥筒滚轮冰刀有两个，对称设在安装架的左右两侧，各锥筒滚轮冰刀分别通过电机箱与安装架转动配合，每个电机箱均配置有一个角度调节机构。
[0012]履带爬冰装置有两组，对称设置在船体底部的左右两侧，每组履带爬冰装置包括一前一后布置的两个履带爬冰装置。
[0013]重心调整装置设在船体上部，其包括直线驱动机构及左右对称布置的两个浮体舱，两个浮体舱的底部与船体前后滑动配合，直线驱动机构设在两个浮体舱之间，可驱动两个浮体舱前后移动。
[0014]进一步地，所述安装架包括前横梁及两个边梁，两个边梁左右相对布置，后部通过所述前横梁固定相连，各边梁的后端均通过一个后横梁与船体固定相连成一体。
[0015]每个边梁均通过加强梁与船体固定相连，加强梁位于对应边梁的上方。
[0016]进一步地，所述边梁和后横梁均是由方管制成的，且端部封闭。
[0017]所述边梁为三段式结构，包括由后往前依次固定相连的后水平段、倾斜段及前水平段，前横梁的左右两端分别与两个边梁的后水平段固定相连成一体，所述第一滚轮冰刀位于前横梁的前侧。
[0018]进一步地，所述第一滚轮冰刀通过第一轮轴横向水平设在两个边梁之间，第一轮轴的两端分别与两个边梁转动相连。
[0019]所述第一传动机构设在左侧边梁内部，其包括第一转轴，第一转轴沿边梁的长度方向布置且与边梁转动配合，其左端与第一轮轴的前端锥齿轮传动。
[0020]所述第一轮轴的后端穿入左侧的后横梁内，通过设置在后横梁内的第一蜗轮蜗杆机构与减速电机左侧的输出端相连。
[0021]进一步地，两个所述第二滚轮冰刀通过第二轮轴横向水平设在两个边梁之间，第二轮轴的两端分别与两个边梁倾斜段的前端转动相连。
[0022]所述第二传动机构包括第二转轴、第三转轴，所述第二转轴和第三转轴分别转动设置在右侧边梁的后水平段和倾斜段内，并通过第一十字联轴器相连，所述第三转轴的前端与第二轮轴的右端锥齿轮传动。
[0023]所述第二转轴的后端穿入右侧的后横梁内，通过设置在右侧后横梁内的第二蜗轮蜗杆机构与减速电机右侧的输出端相连。
[0024]进一步地，所述电机箱的内部固定设有步进电机，步进电机的输出轴穿出电机箱与锥筒滚轮冰刀的端部同轴固定相连，所述步进电机的信号端与控制器通讯相连。
[0025]各所述电机箱的后侧通过回转支承与同侧边梁的前端转动相连，角度调节机构设在边梁内，包括沿边梁长度方向依次设置的第四转轴、第五转轴和第六转轴，第四、第五转轴的对应端以及第五、第六转轴的对应端均通过第二十字联轴器相连。
[0026]进一步地，所述第四转轴的后端穿入同侧的后横梁内并与其转动配合，第六转轴的前端与电机箱的后侧壁固定相连。
[0027]每个所述后横梁的内部均设有第七转轴，所述减速电机的左右两侧对称设置由两个第一伺服电机，所述第一伺服电机的信号端与控制器通讯相连。
[0028]所述第七转轴的一端与同侧第一伺服电机的输出端锥齿轮传动，另一端与同侧第四转轴的后端锥齿轮传动。
[0029]进一步地，两个浮体舱的底部通过连接架固定相连，所述连接架的下方设有纵向平行的两个导轨，每个导轨上均配置有至少两个导滑块，所有导滑块均与连接架的底部固定相连。
[0030]直线驱动机构包括丝杠及丝母座，所述丝杠设置在两个导轨之间且与导轨平行布置，所述丝杠的前端设置有第二伺服电机，所述第二伺服电机的信号端与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，其特征在于，包括船体、滚轮破冰装置、履带爬冰装置、重心调整装置和控制单元，滚轮破冰装置设在船体的前部，其包括安装架、减速电机、第一滚轮冰刀、第二滚轮冰刀和锥筒滚轮冰刀，所述安装架的后部与船体固定相连；控制单元包括控制器及双目深度相机，双目深度相机设在船体前端，与控制器通讯相连；减速电机设置在船体的前部，减速电机的减速器具有相对的两个输出端，第一滚轮冰刀转动设在安装架的后部，减速电机的一个输出端通过第一传动机构驱动第一滚轮冰刀转动；所述第二滚轮冰刀有两个，并且设置在第一滚轮冰刀的前上方，且与安装架的中部转动配合，减速电机的另一个输出端通过第二传动机构驱动第两个第二滚轮冰刀同步转动；锥筒滚轮冰刀有两个，对称设在安装架的左右两侧，各锥筒滚轮冰刀分别通过电机箱与安装架转动配合，每个电机箱均配置有一个角度调节机构；履带爬冰装置有两组，对称设置在船体底部的左右两侧，每组履带爬冰装置包括一前一后布置的两个履带爬冰装置；重心调整装置设在船体上部，其包括直线驱动机构及左右对称布置的两个浮体舱，两个浮体舱的底部与船体前后滑动配合，直线驱动机构设在两个浮体舱之间，可驱动两个浮体舱前后移动。2.根据权利要求1所述一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，其特征在于，所述安装架包括前横梁及两个边梁，两个边梁左右相对布置，后部通过所述前横梁固定相连，各边梁的后端均通过一个后横梁与船体固定相连成一体；每个边梁均通过加强梁与船体固定相连，加强梁位于对应边梁的上方。3.根据权利要求2所述一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，其特征在于，所述边梁和后横梁均是由方管制成的，且端部封闭；所述边梁为三段式结构，包括由后往前依次固定相连的后水平段、倾斜段及前水平段，前横梁的左右两端分别与两个边梁的后水平段固定相连成一体，所述第一滚轮冰刀位于前横梁的前侧。4.根据权利要求2所述一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，其特征在于，所述第一滚轮冰刀通过第一轮轴横向水平设在两个边梁之间，第一轮轴的两端分别与两个边梁转动相连；所述第一传动机构设在左侧边梁内部，其包括第一转轴，第一转轴沿边梁的长度方向布置且与边梁转动配合，其左端与第一轮轴的前端锥齿轮传动；所述第一轮轴的后端穿入左侧的后横梁内，通过设置在后横梁内的第一蜗轮蜗杆机构与减速电机左侧的输出端相连。5.根据权利要求3所述一种小型水冰两栖破冰船破冰爬冰系统，其特征在于，两个所述第二滚轮冰刀通过第二轮轴横向水平设在两个边梁之间，第二轮轴的两端分别与两个边梁倾斜段的前端转动相连；所述第二传动机构包括第二转轴、第三转轴，所述第二转轴和第三转轴分别转动设置在右侧边梁的后...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晶，郭汶灵，聂黄涛，岳继妍，吕恩宇，公伟，王昌明，王许洁，张日，刘鹏，田哲，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：