一種空氣吹融連續破冰機構的製作方法

2023-05-30 02:25:26 2

本發明涉及破冰機構領域，特別是一種應用於海洋或湖泊破冰作業需求的空氣吹融連續破冰機構。

背景技術：

在寒冷的季節，海洋或湖泊中的冰對經過的船舶產生破壞和影響。現有破冰方法主要包括：頂撞法，以破冰船前進的動力，由船體擠碎冰層；衝撞法，破冰船先倒車，後退一段距離，然後雙車全速前進，撞碎冰層；堆積水破冰法，先將船體內的水抽到後艙，接著把抬起的船頭開到冰面上，然後又將後艙的水抽到前艙，藉助水的重量壓碎冰層。這些方法均對船體結構、推進裝置及其附屬設施等提出較高的要求，而破冰速度也不快。

發明一種經濟快速的破冰機構是時之所需。

技術實現要素：

本發明的目的是針對海洋或湖泊現有破冰需求，提出一種安全高效、不損傷船體的連續破冰機構。

本發明是這樣實現的,一種空氣吹融連續破冰機構，其特徵在於：包括支架，機械臂，測距傳感器，高溫高壓噴氣器，控制中心。

所述支架,固定在破冰船船體上，連接和支承機械臂。

所述機械臂連接、支承高溫高壓噴氣器，用於調整高溫高壓噴氣器的位置和高度，使高溫高壓噴氣器較為接近但不接觸冰層表面；也用於連接、固定測距傳感器。

所述測距傳感器固定在機械臂上，位於機械臂前端，用於獲得冰層表面位置的信息。

所述控制中心，是分析、決策、控制機構，控制中心的輸入端連接測距傳感器以獲得冰層表面位置的信息；輸出端連接機械臂，控制機械臂運動以調整高溫高壓噴氣器到距離冰層表面適當的位置和高度；控制中心的輸出端連接高溫高壓噴氣器，控制高溫高壓噴氣器啟動、運行、停止。

所述高溫高壓噴氣器，吸入空氣並壓縮，然後加熱，產生高溫高壓空氣，向小範圍內冰層定向噴射，使小範圍內冰層被加熱直至融化，同時，高溫高速氣流吹走水汽，進一步加速該範圍內冰層加熱與融化，協助破冰船沿航道切割冰層。

所述一種空氣吹融連續破冰機構用於融化、切割冰層，輔助破冰船破冰。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構還包括矩陣鍵盤，用於在必要時人工幹預，以替代控制中心分析、決策、控制所述一種空氣吹融連續破冰機構的啟動、運行、停止。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構使用外加電源。

進一步，所述機械臂由三根連杆組成，分別是連杆一、連杆二和連杆三，三根連杆依次首尾相連；其中，連杆一可以受控繞自身作定軸轉動；連杆三下端可以受控繞自身作定軸轉動。控制中心控制連杆一、連杆二和連杆三的運動，從而調整高溫高壓噴氣器到恰當的位置和高度。

進一步，所述高溫高壓噴氣器的組成包括：壓氣機，加熱室；所述壓氣機吸入並壓縮空氣，然後將壓縮空氣排入加熱室；所述加熱室將來自壓氣機的壓縮空氣加熱，產生高溫高壓氣體，然後定向噴射出去，以加熱、融化、吹離小範圍內的冰層。

進一步，所述加熱室使用電加熱；所述壓氣機使用電機驅動。

進一步，所述高溫高壓噴氣器向後傾斜安裝，噴氣口在下，空氣從上部進入壓氣機，氣流方向傾斜向後下方噴射出去。這樣，有利於融化、吹離的冰水落在所述一種空氣吹融連續破冰機構後方，減少粘附；也有利於更好的加熱、融化、吹離冰層。

進一步，所述測距傳感器是測距雷達。測距雷達用於獲得冰層表面位置的信息。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構也用來融化，清除粘附在破冰船船體上的冰雪。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構或安裝、固定在破冰船船首中間，或安裝、固定在破冰船船首兩側，使用高溫高壓噴氣器加熱、融化小範圍內冰層，同時，通過機械臂的調整和移動，配合破冰船的移動，使用高溫高壓噴氣器的加熱、融化軌跡為線性，最終，將破冰船航道內的冰層切割成塊。

所述控制中心包括單片機，單片機輸入端連接測距傳感器以獲得冰層表面位置的信息；單片機輸出端連接機械臂，控制機械臂運動以調整高溫高壓噴氣器到適當的位置和高度；單片機輸出端連接高溫高壓噴氣器，控制高溫高壓噴氣器啟動、運行、停止。

所述單片機為現有技術，可以為stc單片機或pic單片機或emc單片機或atmel單片機(51單片機)或phlipis51plc系列單片機等。單片機中存有事先編好的數字電路，皆在電腦上用程式語言完成。

本發明中，根據破冰機構領域的公知技術，在必要的地方設置必要的部件、單元或系統。

本發明的優點在於：1）所述一種空氣吹融連續破冰機構，以消耗較少的能量將冰層切割成塊，而不是依靠船身的重力將冰層壓碎。從而有效減小對破冰船的推進器及相關設施的要求，提高破冰效率。

2）所述一種空氣吹融連續破冰機構，採用非接觸方式加熱、切割冰層，相對頂撞法、衝撞法、堆積水破冰法對相關設施的結構要求更低，更為安全。

附圖說明

圖1一種空氣吹融連續破冰機構及其破冰船示意圖。

圖2使用所述一種空氣吹融連續破冰機構作業示意圖。

圖中，1破冰船，2一種空氣吹融連續破冰機構，3支架，4機械臂，4.1連杆一，4.2連杆二，4.3連杆三，5測距傳感器，6高溫高壓噴氣器，6.1加熱室，6.2壓氣機，7控制中心，8矩陣鍵盤，9冰層，10冰塊，11切割線，12航道，13定軸轉動。

具體實施方式

下面結合說明書附圖1、2對本發明作進一步描述。

一艘使用本發明構造的破冰船（1）在冰區作業，它的連續破冰機構這樣的：如圖1，所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）包括支架（3），機械臂（4），測距傳感器（5），高溫高壓噴氣器（6），控制中心（7）。

所述支架（3）,固定在破冰船（1）船體上，連接和支承機械臂（4）。

所述機械臂（4）連接、支承高溫高壓噴氣器（6），用於調整高溫高壓噴氣器（6）的位置和高度，使高溫高壓噴氣器（6）較為接近但不接觸冰層（9）表面；也用於連接、固定測距傳感器（5）。

所述測距傳感器（5）固定在機械臂（4）上，位於機械臂（4）前端，用於獲得冰層（9）表面位置的信息。

所述控制中心（7），是分析、決策、控制機構，控制中心（7）的輸入端連接測距傳感器（5）以獲得冰層（9）表面位置的信息；輸出端連接機械臂（4），控制機械臂（4）運動以調整高溫高壓噴氣器（6）到距離冰層（9）表面適當的位置和高度；控制中心（7）的輸出端連接高溫高壓噴氣器（6），控制高溫高壓噴氣器（6）啟動、運行、停止。

所述高溫高壓噴氣器（6），吸入空氣並壓縮，然後加熱，產生高溫高壓空氣，向小範圍內冰層（9）定向噴射，使小範圍內冰層（9）被加熱直至融化，同時，高溫高速氣流吹走水汽，進一步加速該範圍內冰層（9）加熱與融化，協助破冰船沿航道（12）切割冰層（9）。

所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）用於融化、切割冰層（9），輔助破冰船（1）破冰。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）還包括矩陣鍵盤（8），用於在必要時人工幹預，以替代控制中心（7）分析、決策、控制所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）的啟動、運行、停止。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）使用外加電源。

進一步，所述機械臂（4）由三根連杆組成，分別是連杆一（4.1）、連杆二（4.2）和連杆三（4.3），三根連杆依次首尾相連；其中，連杆一（4.1）可以受控繞自身作定軸轉動（13）；連杆三下端可以受控繞自身作定軸轉動（13）。控制中心控制連杆一（4.1）、連杆二（4.2）和連杆三（4.3）的運動，從而調整高溫高壓噴氣器到恰當的位置和高度。

進一步，所述高溫高壓噴氣器（6）的組成包括：壓氣機（6.2），加熱室（6.1）；所述壓氣機（6.2）吸入並壓縮空氣，然後將壓縮空氣排入加熱室（6.1）；所述加熱室（6.1）將來自壓氣機（6.2）的壓縮空氣加熱，產生高溫高壓氣體，然後定向噴射出去，以加熱、融化、吹離小範圍內的冰層（9）。

進一步，所述加熱室（6.1）使用電加熱；所述壓氣機（6.2）使用電機驅動。

進一步，所述高溫高壓噴氣器（6）向後傾斜安裝，噴氣口在下，空氣從上部進入壓氣機（6.2），氣流方向傾斜向後下方噴射出去。這樣，有利於融化、吹離的冰水落在所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）後方，減少粘附；也有利於更好的加熱、融化、吹離冰層（9）。

進一步，所述測距傳感器（5）是測距雷達。測距雷達用於獲得冰層（9）表面位置的信息。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）也可用來融化，清除粘附在破冰船（1）船體上的冰雪。

進一步，所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）或安裝、固定在破冰船（1）船首中間，或安裝、固定在破冰船（1）船首兩側，使用高溫高壓噴氣器（6）加熱、融化小範圍內冰層（9），同時，通過機械臂（4）的調整和移動，配合破冰船（1）的移動，使用高溫高壓噴氣器（6）的加熱、融化軌跡為線性，最終，將破冰船（1）航道（12）內的冰層（9）切割成塊。

如圖2，這艘破冰船（1）上共安裝三套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）。其中，破冰船（1）船首正中安裝固定一套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）；破冰船（1）船首兩側各安裝固定一套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）；這兩套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）是以船中心線為軸對稱的，船首兩側的兩套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）之間距離大於破冰船（1）船體最寬處。

當破冰船（1）在航道（12）內向前行進時，啟動三套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2），並使其各自的高溫高壓噴氣器（6）較為接近但不接觸冰層（9）表面，三套所述一種空氣吹融連續破冰機構（2）沿各自的切割線（11）加熱、融化、吹走冰層（9），加熱、融化的軌跡為線性，加之破冰船（1）的擠壓，冰層（9）破碎成冰塊（10）。進而，被切割破碎的冰塊（10）在破冰船（1）船身擠壓下被推到航道（12）周圍冰層（9）之下（上）。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，但可以理解的是，本發明並不局限於所公開的實施方式和構件，相反，旨在涵蓋包括在所附的權利要求書的主旨和範圍之內的各種改型、特徵結合、等效的裝置以及等效的構件。此外，出現在附圖中的各構件的特徵的尺寸並不是限制性的，其中各構件的尺寸可以與描繪在附圖中的構件的尺寸不同。因此，本發明用於覆蓋對本發明的改型和變形，只要它們均在所附的權利要求書和它們的等效方案的範圍之內即可。