[发明专利]一种用于破冰船的破冰冰刀

说明书

本发明公开了一种用于破冰船的破冰冰刀，涉及破冰船技术领域，安装于破冰船底部的船体外板，包括一块底板和两块对称设置的侧板，侧板、底板与船体外板通过全焊透焊接形成全封闭结构；采用贯穿破冰船全船的连续结构，艏部具有尖艏，朝艉采用渐宽过渡到平直的结构，且每档肋位设有框架板，框架板一侧设有用于焊接固定侧板的塞焊面板。本发明进行有限元分析，选取合适的材料和优良的焊接材料与焊接工艺，提高了破冰冰刀的整体结构强度，增加了破冰的厚度，提高了破冰效率，开辟出更加经济的航道，提高了对被困船只的救助速度。

技术领域

本发明涉及破冰船技术领域，特别是涉及一种用于破冰船的破冰冰刀。

背景技术

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船舶，分为江河、湖泊、港湾或海洋破冰船，通常一些地处极区与寒区或高纬度地区港湾或海面经常冰封，航道受阻，而冰对船舶运行产生破坏和影响，因此，为了确保冰海航行的畅通，破冰船就成为了必不可少的工具，所谓的破冰船的原理就是利用船体本身的重量压载在冰面上，然后将其压碎；其二，利用船舶本身的动力，通过碰撞挤压将冰层破碎，从而开凿了航线。以往都采用冲撞破冰方法，该方法是利用船体本身通过设备提供的动力来实现，但该方法存在着：船体体型大，破冰缓慢，能耗高，效率低的缺点；且以往的破冰厚度均较薄，一般厚度都在0.3m左右，这样会造成在开辟航道时经常遭遇卡冰现场，主要原因还是在于结构强度不能满足。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于破冰船的破冰冰刀，安装于破冰船底部的船体外板，包括一块底板和两块对称设置的侧板，侧板、底板与船体外板通过全焊透焊接形成全封闭结构；冰刀为附属在船体中内龙骨外且沿船长方向布置的连续箱体结构，艏部与中线呈单面12°倾角，朝艉采用渐宽过渡到平直再变窄的结构，每档肋位设有连接一侧侧板的框架板，框架板一侧与侧板之间设有用于焊接固定两者的塞焊面板。

技术效果：一方面，本发明通过每档肋位设置框架板，作为破冰冰刀横向的加强结构，通过框架板一侧与侧板之间设有塞焊面板，作为用于最后焊接侧板的钢衬垫，从而提高整体为全封闭结构的破冰冰刀的整体结构强度；另一方面，本发明冰刀为贯穿全船的连续结构，艏部尖艏便于船首破冰时提供强大的应力点，朝艉逐渐变宽再过渡到平直再变窄的结构方便在船倒车时破冰，同时有利于碎冰的排出，向艉贯穿全船，可以提高航向稳定性。由此可见，本发明通过科学的结构设置，巧妙解决了破冰船卡冰和结构强度不足的技术问题，从而增加了破冰的厚度，提高了破冰效率。

本发明进一步限定的技术方案是：

前所述的一种用于破冰船的破冰冰刀，底板、侧板、框架板与塞焊面板均采用屈服强度355MPa以上的高强度钢。

前所述的一种用于破冰船的破冰冰刀，艏部冰刀竖直外板板厚计算方式：

其中，s为扶强材间距；

最大值为1.0，其中，针对芬兰-瑞典冰级规范中四种不同冰层等级，h对应有0.35、0.30、0.25和0.22四个不同值；

Ppl为载荷，Ppl＝0.75P，P为推进功率；

σ_y＝355MPa；

t_c＝2mm。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中冰刀首尾尖锐的结构设计有利于高效破冰，艏部肥大设计既能增强艏部冰刀的强度，同时又能引导碎冰向左右两侧分散，防止碎冰积蓄在艏部，保障船舶能够持续高效破冰；

(2)本发明根据破冰冰刀计算方法可以高效、精准地选取合适的厚度并通过软件建模，对冰刀在破冰工况下的强度进行有限元分析验证，得到满足设计要求的板厚数据，从而保证破冰冰刀的工况有效性；