一种机械臂辅助的垂向增压式气垫破冰船的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种机械臂辅助的垂向增压式气垫破冰船，属于破冰装备领域。

背景技术：
：

在寒冷的冬季，我国渤海部分海域以及大部分北方河流均将冰封，影响船舶进出港口及正常航行，需要破冰装备打开航道；天气转暖，河道内的冰层融化流凌时，为避免面积较大的冰块对堤坝产生冲击，常采用破冰装备将大块冰层破碎。因而，破冰装备在开辟船舶航道、保障流凌安全等方面发挥着重要作用。此外，两极地区常年冰冻，随着极地活动的增加，海面上厚厚的冰层给极地活动带来了重重困难。因此，亟需一种既能够在冰面上快速、机动行驶运送货物，又能够破除较厚冰层的设备，为极地作业提供装备支持。

传统破冰船主要依靠船舶自身的动力，用船头将冰层撞碎，装备笨重，作业效率低，且能源消耗大。气垫破冰船是一种重要的破冰装备，具有机动灵活、可在冰面高速行驶等特点，备受关注。但传统的气垫破冰船破冰厚度小，效率不高，申请号为cn201610487788.2的发明专利公布了一种压力式气垫破冰船，依靠船身的自重压迫冰面，从而实现破冰，但对于两极地区较厚的冰层，仅采用依靠自重压迫冰面的方式难以达到破冰效果，所以现亟需一种气垫破冰船既能够在冰面上行驶，又能够根据需要对厚度较大的冰进行破除。

技术实现要素：
：

本发明提供了一种机械臂辅助的垂向增压式气垫破冰船，本发明的破冰船既能够在冰面上快速行驶运送货物，又能够根据需要进行破冰，并且结构简单，实用性强。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种机械臂辅助的垂向增压式气垫破冰船，包括破冰船本体，在破冰船本体周围设置有充气气垫，在破冰船本体的中部从前向后依次设置有驾驶室、动力机、控制柜和载货箱，在破冰船本体的前端两侧分别设置有一个机械臂，在机械臂的前端设有一破冰机构，在破冰船本体左右两侧的前后端分别设置有推进器，在破冰船本体的左右两侧中部对称设有若干通孔，在通孔上设有若干提升器,在破冰船本体的底部设有若干个压力传感器。

所述推进器的数量为四个，分别设置于破冰船本体的四角上。

所述提升器的数量为六个，分为两组设于破冰船本体的左右两侧中部。

在破冰船本体的尾端中部通过法兰安装一连接杆，在连接杆端部设置有排冰叶。

所述充气气垫为上窄下宽的结构。

所述机械臂包括固定连接在破冰船本体上的机械臂基座，所述机械臂基座通过机械臂回转马达与回转臂的一端相连，回转臂另一端与大臂铰接，所述破冰机构设于大臂的前端，破冰机构后部与大臂前部之间铰接有前端液压缸，大臂后部与回转臂下部之间铰接有上臂液压缸。

所述推进器包括安装在破冰船本体上的推进器支座，所述推进器支座通过一推进器回转马达与一u形支架相连，在u形支架上设有一环形的导流罩，所述导流罩的两侧分别通过一导流罩转轴与u形支架转动连接，在u形支架上设置有一输出轴与导流罩转轴相连的俯仰电机，在导流罩的内侧中部设有旋转叶片，所述旋转叶片的旋转轴转动设于一固定在导流罩上的支座上，所述旋转叶片的旋转轴与一固定在支座上的叶片电机输出轴相连。

所述破冰机构为破冰锤。

所述破冰装置为齿锯，所述齿锯的齿锯转轴两端安装于两连接板之间，所述连接板的后部与大臂铰接，在连接板后部与大臂之间铰接有前端液压缸，齿锯转轴与一齿锯电机的输出轴相连。

所述提升器为风机。

本发明采用上述结构，有益之处在于：本发明采用气垫船的形式使得本发明能够在冰面上行驶进行货物的运输，并且还能够根据需要对不同厚度的冰层进行破冰，机械臂的设置使得破冰船能够将无法通过压力压碎的冰层进行破碎，并且可以配合推进器使得破冰船跃上冰面进行破冰，可以俯仰的推进器的设置能够给本破冰船提供额外的压力，使得破冰船能够压碎较厚的冰层，提升器的设置使得本发明能够在冰面上行驶时通过提升器调整对于冰面的压力，使得本发明更加容易的在冰面上进行行驶。

附图说明：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1中机械臂的放大结构示意图；

图3为图1中推进器的放大结构示意图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例3中机械臂与破冰机构的结构示意图；

图6为本发明实施例2在冰层中部破冰时的示意图；

图7为本发明实施例3在冰层边缘破冰时的示意图。

图中，1、破冰船本体，2、充气气垫，3、驾驶室，4、动力机，5、控制柜，6、机械臂，7、推进器，8、提升器，9、连接杆，10、排冰叶，11、压力传感器，12、载货箱，601、机械臂基座，602、机械臂回转马达，603、回转臂，604、大臂，605、破冰锤，606、前端液压缸，607、齿锯电机，608、齿锯，609、上臂液压缸，610、连接板，701、推进器支座，702、推进器回转马达，703、u形支架，704、导流罩，705、俯仰电机，706、支座，707、叶片电机，708、旋转叶片。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

实施例1：

如图1-3中所示，本实施例机械臂辅助的垂向增压式气垫破冰船，包括破冰船本体1，在破冰船本体1周围设置有充气气垫2，在破冰船本体的中部从前向后依次设置有驾驶室3、动力机4、控制柜5和载货箱12，在破冰船本体1的前端两侧分别设置有一个机械臂6，在机械臂的前端设有一破冰机构，在破冰船本体1左右两侧的前后端分别设置有推进器7，在破冰船本体1的左右两侧中部对称设有若干通孔，在通孔上设有若干提升器8，在破冰船本体1的底部设有若干个压力传感器11。

所述推进器7的数量为四个，分别设置于破冰船本体1的四角上。

所述提升器8的数量为六个，分为两组设于破冰船本体的左右两侧中部。

所述充气气垫2为上窄下宽的结构。

所述机械臂6包括固定连接在破冰船本体上的机械臂基座601，所述机械臂基座601通过机械臂回转马达602与回转臂603的一端相连，回转臂603另一端与大臂604铰接，所述破冰机构设于大臂的前端，破冰机构后部与大臂604前部之间铰接有前端液压缸606，大臂604后部与回转臂603下部之间铰接有上臂液压缸609。

所述推进器7包括安装在破冰船本体1上的推进器支座701，所述推进器支座701通过一推进器回转马达702与一u形支架703相连，在u形支架703上设有一环形的导流罩704，所述导流罩704的两侧分别通过一导流罩转轴与u形支架703转动连接，在u形支架703上设置有一输出轴与导流罩转轴相连的俯仰电机705，在导流罩704的内侧中部设有旋转叶片708，所述旋转叶片708的旋转轴转动设于一固定在导流罩上的支座706上，所述旋转叶片708的旋转轴与一固定在支座706上的叶片电机707输出轴相连。

所述破冰机构为破冰锤605。

所述提升器8为风机。

本实施例在使用时，当需要在冰面上进行货物的运送时，通过机械臂回转马达602将机械臂6转向破冰船本体1内部，来维持船体平衡，将货物装入载货箱5，动力机3为提升器8以及推进器7提供动力，提升器7工作向破冰船下方排入气体，使得船体提升，与冰面分离，控制柜4根据压力传感器11采集到的数据判断破冰船的重量，从而调节进入工作状态的提升器8的数量和转速，进而调节提升力，然后操作人员在驾驶室2内通过控制俯仰电机705控制推进器7的方向，使得破冰船获得水平方向的推进力，从而控制破冰船在冰面上移动，调节推进器回转马达702可以实现推进器7在水平面内的自由转动，从而对破冰船的运动方向进行控制，这样即可实现本发明在冰面上进行货物的输送。

实施例2：

如图4中所示，本实施例与实施例1不同之处在于：

在破冰船本体的尾端中部通过法兰安装一的连接杆9，在连接杆9端部设置有排冰叶10。

本实施例在使用时，当需要在冰层边缘进行破冰时，首先在俯仰电机705的驱动下，位于破冰船本体1后部的推进器7下俯，位于破冰船本体1前部的推进器7上仰，从而使得船体的前部翘起，此时让机械臂6支撑在冰面上，使得船体平衡，在推进器7提供的推力作用下，破冰船前部可以跃上冰层。此时，推进器7恢复水平状态，提升器8不断向破冰船下部排入空气，使得冰层与水域分离，冰层失去水域的支撑，形成悬臂结构，在船自重产生的下压力作用下可轻易被压碎，就此完成破冰，然后在破冰船前进时，排冰叶10能够将破碎的冰排至船体两侧，为后方船舶开辟出无冰航道。

当需要破碎的冰层比较厚，仅依靠船体自重难以将冰面压碎时，在破冰船跃上冰面后，四个推进器7均调节至下俯状态，为破冰船提供额外的下压力，再加上船体自重，从而使冰面破碎，进行破冰。

当气垫破冰船在冰层中部进行破冰活动时，由于气体无法进入冰层以下，未能将冰层与水域分离，在水域的支撑下，破冰船难以压碎较厚冰面。如图6中所示，此时拆掉排冰叶10，破冰船在前端液压缸606和上臂液压缸609的驱动下，使得安装在大臂604末端的破冰锤605不断敲击冰面，使局部冰面破碎，露出水域，进而可再重新安装上排冰叶10，采用上述冰层边缘破冰方式继续破冰。

实施例3：

如图5、图7中所示，本实施例与实施例2的不同之处在于：

所述破冰装置为齿锯608，所述齿锯的齿锯转轴两端安装于两连接板610之间，所述连接板610的后部与大臂604铰接，在连接板610后部与大臂604之间铰接有前端液压缸606，齿锯转轴与一齿锯电机607的输出轴相连。

本实施例在使用时，当遇到较高冰坝，破冰船难以跃上冰面时，齿锯在齿锯电机607的驱动下高速旋转，使用齿锯608可将冰坝切割，使其破碎，然后采用实施例2的工作方式进行破冰。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。