一种破冰船的制作方法

1.本发明涉及船舶设计领域，尤其涉及一种破冰船。


背景技术：

2.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勤务船。分为江河、湖泊、港湾或海洋破冰船。船身短而宽，长宽比值小，底部首尾上翘，首柱尖削前倾，总体强度高，首尾和水线区用厚钢板和密骨架加强。推进系统多采用双轴和双轴以上多螺旋桨装置，以柴油机为原动力的动力推进。螺旋桨和舵有防护和加强。破冰时，首部压挤冰层在行进中连续破冰或反复突进破冰。
3.破冰船是探索开发极地的主要载体和开辟北方航路的重要船型。破冰性能是衡量破冰船性能的重要指标。
4.提高破冰性能，通常可从两方面入手；一个方面是加大输出功率，如提高螺旋桨性能或操舵水平，另一个方面则是减少阻力，如改善船体线型等。破冰船艏部结构作为与冰层的直接作用点，其结构形式对于破冰性能有着重要影响，而其中艏柱及冰足的设计为整个艏部结构设计的基础；因此如何设计最优的艏柱及冰足以提高破冰和排冰能力，并且利于施工对于极地破冰船的设计至关重要。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：提供一种破冰船，通过艏柱及冰足结构，提高了破冰能力及排冰效率，且降低了建造安装难度。
6.本发明提供了一种破冰船，艏主体结构自上而下由冰带区艏柱、冰带下艏柱、过渡段艏柱及冰足组通过对接焊连接而成，
7.冰带区艏柱的范围为从冰带区上缘水线延伸至冰带区下缘水线；艏柱角小于30
°
；
8.冰带下艏柱从冰带区下缘水线处与冰带区艏柱保持同一艏柱角继续向下向后延伸；
9.过渡段艏柱用于连接冰带下艏柱与冰足，采用直线连接；
10.冰足的底部设置凹槽，让与船体中纵隔板连接的部分凸出，使冰足与船底外板的对接焊缝得到垂向构件的支撑。
11.优选地，所述艏柱角为15
°
～25
°
之间。
12.优选地，所述过渡段艏柱的过渡角a2为40
°
～50
°
之间。
13.优选地，所述过渡段艏柱的长度为冰足高度的30％至50％。
14.优选地，所述冰足的高度为设计破冰能力加0.3米至2米之间。
15.优选地，所述艏主体结构连接的船体外板，中纵隔板及船底板。
16.与现有技术相比，本发明的破冰船，具有同如下有益效果：
17.(1)具有较小的艏柱角，可提供更大的冲击载荷和更合理的冲击方向；
18.(2)提供的冰足高度可以有效避免骑冰搁浅的状况，且对排冰效率影响较小；
19.(3)艏柱与冰足之间的过渡方式更易于施工，且利于提升排冰效率；
20.(4)冰足与船底板卡扣式的设计减小了焊缝所受拉力，提高了构件连接强度。
附图说明
21.图1表示艏主体结构正视图；
22.图2表示艏主体结构侧视图；
23.图3表示冰带下艏柱与过渡段艏柱连接图；
24.图4表示过渡段艏柱与冰足连接图；
25.图5表示艏柱和冰足与船体板连接图；
26.图6表示冰足与外底板连接示意图；
27.图中，
28.01为冰带上缘水线，02为冰带下缘水线，03为船底基线，11为冰带区艏柱，12为冰带下艏柱，13为过渡段艏柱，14为冰足，21为船体外板，22为中纵隔板，23为船底板。
具体实施方式
29.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
30.本发明的实施例公开了一种破冰船，如图1和2所示，艏主体结构自上而下由冰带区艏柱11、冰带下艏柱12、过渡段艏柱3及冰足14组通过对接焊连接而成，
31.冰带区艏柱11的范围为从冰带区上缘水线01延伸至冰带区下缘水线02；艏柱角小于30
°
；
32.冰带下艏柱12从冰带区下缘水线处02与冰带区艏柱11保持同一艏柱角继续向下向后延伸；
33.过渡段艏柱13用于连接冰带下艏柱12与冰足14，采用直线连接；
34.冰足14的底部设置凹槽，让与船体中纵隔板22连接的部分凸出，使冰足与船底外板的对接焊缝得到垂向构件的支撑。
35.以下按照顺序详细说明本发明的破冰船改进的艏主体结构。
36.所述冰带区艏柱11的范围为从冰带区上缘水线01延伸至冰带区下缘水线02；艏柱角小于30
°
，优选地，所述艏柱角为15
°
～25
°
之间，以便更好地利用剪力的下压分量对冰进行切割破坏。
37.冰带下艏柱12从冰带区下缘水线处02与冰带区艏柱11保持同一艏柱角继续向下向后延伸。
38.如图3及图4所示，过渡段艏柱13用于连接冰带下艏柱12与冰足14，采用直线连接，以利于应力传递，为减小工艺难度，特别是艏部外板曲板施工难度，采用直线连接而非圆弧过渡，过渡段艏柱13的过渡角a2为40
°
～50
°
之间。
39.过渡段艏柱13的长度不宜过大，应为冰足高度的30％至50％，如冰足14高度为3米，则过渡段艏柱13的长度为0.9米至1.5米之间，具体取值可结合船体结构设计考虑。
40.冰足14的底部设置凹槽，让与船体中纵隔板22连接的部分凸出，使冰足与船底外板的对接焊缝得到垂向构件的支撑。
41.冰足14的高度为设计破冰能力加0.3米至2米之间，但不必超过设计能力的1.5倍，如设计破冰能力为2.5米，则冰足14的高度为2.8米至4米之间，但不必超过3.75米。
42.如图5及图6所示，所述艏主体结构连接的船体外板21，中纵隔板22及船底板23。
43.本发明经过实船项目的数字水池模拟、水池试验验证，确实对于破冰性能产生了良性影响，可广泛适用于各种类型的破冰船，为艏部结构、艏柱及冰足的设计提供新的方法和依据。
44.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
45.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。


技术特征：
1.一种破冰船，其特征在于，艏主体结构自上而下由冰带区艏柱、冰带下艏柱、过渡段艏柱及冰足组通过对接焊连接而成，冰带区艏柱的范围为从冰带区上缘水线延伸至冰带区下缘水线；艏柱角小于30
°
；冰带下艏柱从冰带区下缘水线处与冰带区艏柱保持同一艏柱角继续向下向后延伸；过渡段艏柱用于连接冰带下艏柱与冰足，采用直线连接；冰足的底部设置凹槽，让与船体中纵隔板连接的部分凸出，使冰足与船底外板的对接焊缝得到垂向构件的支撑。2.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述艏柱角为15
°
～25
°
之间。3.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述过渡段艏柱的过渡角a2为40
°
～50
°
之间。4.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述过渡段艏柱的长度为冰足高度的30％至50％。5.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述冰足的高度为设计破冰能力加0.3米至2米之间。6.根据权利要求1所述的破冰船，其特征在于，所述艏主体结构连接的船体外板，中纵隔板及船底板。

技术总结
本发明涉及船舶设计领域，尤其涉及一种破冰船。所述破冰船，艏主体结构自上而下由冰带区艏柱、冰带下艏柱、过渡段艏柱及冰足组通过对接焊连接而成，冰带区艏柱的范围为从冰带区上缘水线延伸至冰带区下缘水线；艏柱角小于30


技术研发人员：胡安康 陈励志 林一 侯阅兵 田明琦 闫蕾 杜晓程 张筠如
受保护的技术使用者：中核海洋核动力发展有限公司
技术研发日：2021.11.03
技术公布日：2023/5/5