[发明专利]一种适用于极地破冰船的辅助破冰系统

说明书

本发明涉及极地破冰船研发技术领域，尤其是一种适用于极地破冰船的辅助破冰系统。辅助破冰系统包括供水管路、负压管路和气水混合体发生装置。多个气水混合体发生装置沿着极地破冰船侧舷线性排布。在极地破冰船航行进程中，多个气水混合体发生装置交替启动。气水混合体中所含有的气泡在海水内因受到内外水压差影响而发生空穴效应，气泡在短暂膨胀后迅速呈现不对称坍塌现象，即时释放大量脉动能与热量，附近区域冰层得以瞬时破裂。在实际运行中，气泡生成于海水因负压作用而自沸腾阶段，仅需确保负压气体持续供应以维持海水的沸腾状态即可，所需消耗的能量极少；且在海水泵入阶段以及负压气体通入、气泡生成阶段，罐体的内腔始终保持于非高压状态。

技术领域

本发明涉及极地破冰船研发技术领域，尤其是一种适用于极地破冰船的辅助破冰系统。

背景技术

随着人类社会的发展，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。

以往，极地破冰船主要采用以下两种方式进行破冰，分别为物理机械破冰和化学爆炸破冰。机械破冰的具体实施方法为：在冰区航行的极地破冰船利用自身船重压碎船艏下方冰面并将碎冰排开到两侧，从而达到疏通航道的目的。化学爆炸破冰的具体实施方法为：向着极地破冰船的预航行海域的冰面上或冰层下投射大量的爆炸物，利用爆炸冲击能以瞬时击碎冰层。虽说上述两种方式均可有效地实现对极地破冰船航道的疏通。然而，存在有以下严峻问题，具体为：就物理机械破冰方式而言，在制造阶段，因极地破冰船的船艏因需频繁地、长期地受到厚重冰层的冲击，势必要求其具有极高的结构强度，进而增加了船舶的制造成本以及自重，外形稍显笨拙，且后期运营进程中船艏极易因受到高频率、大载荷冲击而受损。且出于确保具有足够的冲击能、进而以提升破冰效率以及效果方面考虑，要求向着极地破冰船输入更大的推动力，以使其长期地维护于稳定破冰状态，从而极大地增加了航行成本以及大幅度提升对动力系统的要求。再者，破冰能力较为有限，尤其是遇到较厚冰层的情况，极低船舶往往无能为力，需要采用采取反复冲撞等方式以实现破冰，破冰效率极低，限制了航行速度。就化学爆炸破冰方式而言，购置爆炸物和布置爆炸所需消耗的财力、物力成本也非常高，且存在安全隐患，例如哑弹等情况，以及爆炸产生的巨大冲击力可能会对极地破冰船自身以及船员造成破坏。