[发明专利]一种仿生式海上防冰疏冰装置

说明书

本发明涉及一种仿生式海上防冰疏冰装置，其数目设为多个，均漂浮于海面上、且围绕海洋结构物依序首尾相连。仿生式海上防冰疏冰装置包括漂浮体和碎冰机构。碎冰机构配套于漂浮体，以对流经的大块浮冰进行粉碎。漂浮体为仿鲸鱼头式结构，其包括有依序连接的多段线形触水壁、弧形过渡壁、上置水平壁以及后置竖立壁连接。当海面浮冰冲击漂浮体时，仿鲸鱼头式的设计结构可以有效地加快浮冰经过多段线形触水壁时的运动速度，避免浮冰堆积于漂浮体的正前方现象的发生，与此同时，碎冰机构启动，以对流经其的浮冰进行粉碎、细化，进而避免了海洋结构物因受到大块浮冰冲击力作用而受损现象的发生。

技术领域

本发明涉及洋面阻冰技术领域，尤其是一种仿生式海上防冰疏冰装置。

背景技术

漂浮式海洋结构物具有经济性好、布置灵活等特点，广泛应用于深远海领域的海洋资源开发利用,已成为海洋工程界的热点。加快漂浮式海洋结构物的利用，对于海洋资源的开发具有重要意义。

海冰是漂浮式海洋结构物应用中所遇到的最大困扰，具体体现在：一方面，海冰堆积、冻结在海洋结构物上，影响海洋装备的正常使用；另一方面，海冰与海洋结构物发生剧烈碰撞，直接影响海洋装备的安全。例如，1969年渤海特大冰封期间，流冰摧毁了由15根2.2厘米厚锰钢板制作的直径0.85米、长41米、打入海底28米深的空心圆筒桩柱全钢结构的“海二井”石油平台，另一个重500吨的“海一井”平台支座拉筋全部被海冰割断，由此可见，海冰对船舶、海洋工程建筑物带来的危害极大。随着海洋利用从近海走向远海、极地，对海洋装备的可靠性、安全性提出了诸多挑战。因而，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

故，本发明课题组鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过课题组人员不断实验以及修改，最终导致该仿生式海上防冰疏冰装置的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种仿生式海上防冰疏冰装置，其数目设为多个，均漂浮于海面上、且围绕海洋结构物依序首尾相连。仿生式海上防冰疏冰装置包括漂浮体和碎冰机构。碎冰机构配套于漂浮体，以对流经的大块浮冰进行粉碎。漂浮体为仿鲸鱼头式结构，其包括有依序连接的多段线形触水壁、弧形过渡壁、上置水平壁以及后置竖立壁。由多段线形触水壁向内延伸出有安装槽，以用来容置、固定碎冰机构。涌来的浮冰被多段线形触水壁所引导，且依序流经碎冰机构。

作为本发明技术方案的进一步改进，多段线形触水壁上各不同区域所引出的切线相对于水平面的夹角值始终控制在15～20°。

作为本发明技术方案的进一步改进，在漂浮体上还增设有导流单元；导流单元由多条沿着漂浮体宽度方向进行延伸的、且在上置水平壁、弧形过渡壁和多段线形触水壁均有分布的波浪状纹路构成。

作为本发明技术方案的进一步改进，碎冰机构包括有旋转轴、碎冰刀以及第一动力部。旋转轴横置、且固定于安装槽内，且由第一动力部直接驱动。碎冰刀的数目设为多个，均可拆卸地套设于旋转轴上，且沿着旋转轴的长度方向进行线性阵列。当第一动力部启动时，旋转轴连同碎冰刀同步地执行周向旋转运动。

作为本发明技术方案的更进一步改进，碎冰刀包括有插配套和旋切刀片。插配套可直接套设于旋转轴上，且借由螺钉进行锁紧、定位。旋切刀片的数目设为多个，均施焊固定于插配套的外侧壁上，且沿着插配套的中心轴线进行周向均布。

作为本发明技术方案的更进一步改进，旋切刀片依序由施焊段、连接过渡段以及旋切粉碎段构成。当碎冰刀相对于旋转轴套设到位后，施焊段的反向延长线与旋转轴的中心轴线相正交。假定施焊段和连接过渡段之间的夹角为α，而连接过渡段和旋切粉碎段之间的夹角为β，则120°≤α≤150°，90°≤β≤135°。