[其他]破冰船

说明书

本发明提出了一种具有如下特点的破冰船：利用船体内的热源来加热船体的关键外板部位，比如箱形船首的外板，以便降低冰雪作用在破冰船外板上的粘附力和摩擦力以及当船舶封冻在冰中时的静摩擦力；在关键外板部位喷射出主机的热废气和外界水的混合流。

本发明涉及破冰船。

对于具有尖船首的常规破冰船来说，由船体外板，特别在水线区、楔形首水线处和船的首突肩处的外板，对冰表面产生极大的水平外力，由压缩力和弯曲力矩把冰破碎。而主要在上述关键外板部位产生的极大的外力会产生一种极大的摩擦力，这种摩擦力既不利于冰表面的弯曲破碎，也不利于船的推进。

对于具有良好的碎冰船首的破冰船来说，冰的破断线产生在船的前方，其方向与船的纵轴垂直。这样就产生了其初始宽度与船宽相当的大浮冰块。这些浮冰块被压到船体下面，在一定深度就破碎成两半，然后分别被推到船的两侧。在此过程中，刚破碎成的浮冰是沿着船首的外板运动的。浮冰的前边缘支顶在未破的冰上。支承力以前倾方式作用在船底下的未破的冰，该支承力的作用方向正好与将船前的冰破成上述宽度相当于船宽的浮冰的力的一个分量相反，因而会降低破冰能力。这样，破冰船就一定要同时增大推进器或螺旋桨推力来产生一个该力的纵向分量。由于破冰力的纵向分量也必须由推进器推力来抵消，所以刚破的冰块以及在该冰块前方的所有冰块对推进器推力有两重作用，此时粘附在船底下的所有浮冰起如下两重作用：一是产生的摩擦力抵消部分推力，二是产生的摩擦力抵消部分破冰力。即使第一种摩擦力是由周围的冰块而不是由前面的冰产生的，该摩擦力仍要求加大推进器的推力。而第二种摩擦力抵消了部分破冰力，所以也要加大推力，从而破冰船就要比没有摩擦力时更高地爬在冰上来压碎冰层。

DE-OS21，21，334号专利提出了一种带有如下破冰首的船舶：水下船首部分有两个楔形的破冰首柱，两首柱之间形成一凹槽。在此凹槽后端处，船底下装有一个雪犁形的导向装置。这种破冰船产生的冰块比通常小得多，但不能推到船外侧的固定冰层下面，却浮在船体及其外侧的固定冰层之间的间隙之中，使船体外板上的摩擦力增大，或者冰块积聚在凹槽中，滑过船底中部而进入推进器部位。因而这种破冰船对主机功率要求较大，推进器也易于被冰块损坏。

00，79，002号欧洲专利也提出了一种破冰船首形状。为航行于无障碍水域或冰封水域，在该种船的水线以上装有一个箱形船首，该箱形船首的两侧壁板是平行的，前端面延伸到船的整个宽度;船体的水下部分是剧烈前倾的平板。在后部端板形成为一根中龙骨，再后就是船尾，船尾部装有推进器。箱形船首的结构是这样的：在船首侧壁和端面之间的过渡区内的侧缘，在侧缘的纵向是弯曲的，而相对于船首侧壁形成的平面却是侧向凸出的;这样在结构水线下两侧缘之间的距离就成为船体水下部分的最大宽度。在下述范围内两侧缘之间的各肋骨的下侧是向下弯曲的，即从端板成为中龙骨处起，到端板达到船底处为止的船长范围内。采用这种结构使船舶的推进功率较小，而又不必花费大笔技术、设计费用，特别还具有较优良破冰特性。此外，这种结构为整块浮冰从固定冰层上剪切破裂下来提供更加有利的条件，还不易把冰块打成小块，从而改善冰块在水下的导向;其结果是可以更加可靠地实现冰块在固定冰层下的侧向移动。

美国专利3，931，780号公开了一种具有箱形船首的破冰船，该箱形船首的两侧壁是相互平行的。

对各种破冰船来说，刚破的冰块和在该冰块之前的各冰块的支承对船舶推进器的推力发生多重作用。假如在船体外板和水中浮冰块之间不产生摩擦力，那末就不会有这种前支承的。上述摩擦力是不能完全消除的，但摩擦力的大小完全取决于冰表面和船体外板间的接触情况，关键是要在船体外板和冰之间有润滑膜。即使在船体外板和冰之间不能渗透过水，但如果船体和冰之间存在足够大的相对运动，则产生的摩擦热就熔化冰而形成润滑膜。此外，在这一部位熔化热量应大于失散的热量。可是，这种情况对于低速航行的船舶是不会发生的，因为船舶破冰区域有限而外界温度却极低。船舶低速航行使船体与冰之间产生的微小摩擦热量很快地被极冷的船体外板和极冷的周围冰所吸收，结果仍处于干摩擦状态，产生的摩擦力极大。而当船舶停止航行时，冰块可能冻结到船体外板上，以后就很难把冰块从船体上除下来。