[发明专利]一种海冰采集装置系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及冰的采集装置系统及其使用方法，特别涉及一种海冰淡化中海岸固定冰和海上浮冰的采集装置系统及其使用方法，属于间接海水淡化。 

背景技术

环渤海地区是我国淡水资源最缺乏的地区之一，渤海是我国冬季主要结冰海区。渤海海冰的盐分为4‰～11‰，主要是被封闭在海冰冰块内部的液体浓盐水（卤水胞）。采用物理方法可以在低温条件下将海冰中的液体浓盐水排除，从而使海冰从微咸水转化为淡水。海冰淡化是我国海水淡化领域的新技术，对于解决环渤海地区的缺水问题具有重要的现实意义和战略意义。 

根据海冰的运动特征可将其分成流冰和固定冰两大类。渤海的固定冰主要分布在沿岸地区，宽度为2-10km左右，厚度为30-60cm左右；流冰分布在固定冰的外缘，宽度为10-100km左右，厚度为10-30cm左右。根据卫星遥感资料分析，渤海海冰主要分布在离岸0-10km范围内，资源量占渤海海冰资源总量的30-50%，因此，以海岸或港口为基地开展海冰淡化，是实施海冰淡化工程的最佳选择，在设备和技术成本上都具有很大优势。 

将海冰从海水中采集上来，是海冰淡化工程的第一步。由于渤海沿岸的海冰是以固定冰为主，而固定冰的基本特征是厚度大、成片分布，所以海冰采集过程需要分为两步，一是将固定冰破碎成为小冰块。二是将小冰块从海面上打捞上来。对于海上流冰来说，冰块尺度虽然大小不一，但小冰块的面积至少也都在5-6㎡以上，因此采集海上流冰也需要经过先破碎、后打捞的过程。 

由于海冰是漂浮在海面之上的海水冻结物，并且随着风、流、浪的作用做水平运动或垂直运动，因此，具有漂浮和移动功能的船或浮体是最适合海冰采集的作业平台。这一作业平台既要适应沿岸水浅、潮位变动大的水动力特点，又要符合稳性高、载荷大的机械作业需求，还要移动自如、在搁浅时能自我保护。 

从海冰的力学特征可知，海冰在平行于海面的方向上（横向）强度较高，而在垂直于海面的方向上（纵向）强度较低，如果在纵向对海冰施加打击力的话，海冰很容易破裂，从大冰块变成小冰块。 

综上所述，用于海冰淡化的海冰采集装置需要解决的技术难题如下： 

1、采冰装置要具有较强的破冰能力，可以应对不同厚度、不同尺度的固定冰和浮冰，同时还需具有碎冰和捞冰等功能； 

2、承载采冰装置的浮体要具有较高的稳性和较大的载荷，可以在沿岸浅水区移动作业。 

海冰淡化由我国科学家在1995年首次提出，其目的是将海冰作为淡水资源开发利用，为中纬度一年生海冰区（我国的渤海和黄海北部）沿岸提供一种新型的淡水资源。海冰淡化在国际上尚无先例，所需技术和设备要根据海冰结构特征和工程需求单独进行设计研发。目前在国内外均没有为海冰淡化而专门设计的海冰采集装置或装置系统。 

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种可以在沿岸浅水区移动的、具有破冰、碎冰、捞冰、运冰功能的海冰采集装置系统。 

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种上述海冰采集装置系统的使用方法。 

为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下的技术方案： 

一种海冰采集装置系统，包括海冰破碎装置和海冰捞运装置； 

所述海冰破碎装置包括双浮体破冰平台、第一连接桥、木质护底、升降桩腿、液压马达、第一发电机组、液压挖掘机、碎冰斗、第一推进器和第一驾驶台； 

所述双浮体破冰平台包括两个相互对称的浮体，该两个相互对称的浮体通过第一连接桥固定连接；所述双浮体破冰平台底部设有木质护底； 

所述双浮体破冰平台的前端部设置碎冰斗； 

所述双浮体破冰平台前部上表面上设置液压挖掘机；该液压挖掘机可以是固定的，优选是履带式液压挖掘机，在需要时可以直接开到双浮体破冰平台的工作位置；该液压挖掘机包括动臂、斗杆，在斗杆的端头设置铲斗或破碎剪； 

所述双浮体破冰平台左右侧各安装一条升降桩腿； 

所述升降桩腿的下支撑端部设有柔式行走轮；该柔式行走轮由液压马达驱动；所述柔式行走轮由钢质轮毂和弹性鞭爪构成； 

所述第一推进器设置在双浮体破冰平台尾部，该推进器包括第一动力装置和第一抗冰螺旋桨；该第一推进器为可升降设置； 

所述第一动力装置的输出端固定连接第一抗冰螺旋桨；该第一抗冰螺旋桨的外形类似球形，包括第一导管、第一导流帽、第一球形螺旋桨叶和第一螺旋 桨轴；所述第一螺旋桨轴外设置第一球形螺旋桨叶，所述第一球形螺旋桨叶其导边呈螺旋线，所述第一球形螺旋桨叶外包覆第一导管；