[发明专利]一种组合气泡辅助破冰清冰系统

说明书

本发明设计了一种组合气泡辅助破冰清冰系统，应用于船舶破冰领域。本发明包括船艏高压气泡破冰系统以及船舯气泡群清冰系统量部分，可直接安装于现有破冰船体，不需要对船体进行重新设计。与现有技术相比，本发明装置利用率高，设备适应性高，功能更丰富，可同时达到辅助清冰与破冰两种功能。本发明可在船艏冰盖处形成高压气泡，借助气泡坍塌的高速射流和滞后流能量，对船艏冰盖造成破坏，从而有效降低破冰阻力；本发明也可在船舯制造气泡群，排开冰层下方的水形成气泡空腔使冰层结构更易破坏，同时形成上升气水混合流，在船体和破碎海冰间形成有效的润滑层降低摩擦阻力，从而极大地降低清冰阻力。

技术领域

本发明属于船舶破冰领域，具体涉及一种组合气泡辅助破冰清冰系统。

背景技术

随着气候变暖，极地冰盖逐渐融化，极地和冰区的活动越来越引起人们的关注。极地破冰船在北极航道引航、极地资源开发、两极科考等方面都承担着难以替代的重要作用。为此，研究人员一直致力于提升破冰船在恶劣冰况中的破冰能力和运动性能。除了优化破冰船体线型，增加辅助破冰系统也是提升破冰船破冰能力的有效手段之一。目前极地破冰船较为流行的辅助破冰系统包括快速倾斜系统、冲水系统、气泡辅助破冰系统等。最早的气泡辅助破冰系统由芬兰瓦锡兰集团于1967年设计，旨在通过气水混合流减少船体与冰块或积雪之间的摩擦达到辅助清冰效果。

在已有的气泡破冰技术的专利中，专利申请号为CN201710398617.7的专利公布了“一种新型气泡破冰装置及方法”，通过气泡薄膜在冰层下方撑大占据冰层下的体积后又缩小,使冰层下的海水上涌冲破冰层破冰，该装置对于气泡薄膜结构有较高要求。专利申请号为CN201710129035.9的专利公布了“一种气泡破冰方法”，提供了在冰层下方生成脉动气泡，通过水下动气泡的运动对冰层造成破坏进行破冰的方法，但该项专利并未提供具体结构。

现有的气泡破冰技术仍存在一些不足，例如芬兰瓦锡兰集团的WABS系统专注于通过气水混合流减小摩擦，对于清除船体周围碎冰有较好效果，但达不到辅助破坏船艏周围及前方冰盖的效果；同时该系统需在设计船体时加以考虑安装，无法安装在已有破冰船上。

发明内容

本发明目的在于提供能辅助破坏船艏周围及前方冰盖，提升极地破冰船在恶劣冰况中的破冰能力和航行能力的一种组合气泡辅助破冰清冰系统。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种组合气泡辅助破冰清冰系统，包括船艏高压气泡破冰系统和船舯气泡群清冰系统，所述的船舯气泡群清冰系统包括稳压分流气瓶，稳压分流气瓶与空气压缩机相连；所述的稳压分流气瓶的瓶身上安装有导气管，导气管出口处设有喷气孔；所述的船艏高压气泡破冰系统包括高压储气瓶；所述的高压储气瓶通过调压装置与稳压分流气瓶相连，高压储气瓶通过高压导气管与高压气体发生头相连。

本发明还可以包括：

所述的稳压分流气瓶的瓶身两侧均安装有一排导气管。

所述的安装在稳压分流气瓶的瓶身上的导气管的喷气孔内侧设置有单向阀门。

所述的与高压储气瓶相连的高压导气管为可伸缩式高压导气管。

所述的高压气体发生头内置测距传感器。

本发明的有益效果在于：

本发明可直接安装于现有破冰船体，不需要对船体进行重新设计。与现有技术相比，本发明装置利用率高，设备适应性高，功能更丰富，可同时达到辅助清冰与破冰两种功能。本发明可在船艏冰盖处形成高压气泡，借助气泡坍塌的高速射流和滞后流能量，对船艏冰盖造成破坏，从而有效降低破冰阻力；本发明也可在船舯制造气泡群，排开冰层下方的水形成气泡空腔使冰层结构更易破坏，同时形成上升气水混合流，在船体和破碎海冰间形成有效的润滑层降低摩擦阻力，从而极大地降低清冰阻力。

附图说明