本发明涉及破冰装置，具体为一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置。
背景技术：
随着科学技术的进步，能源的不断消耗，人类对能源的渴望愈发强烈。极地航道的开辟，极大地丰富了可用的自然资源，人类在极地地区的活动也越来越频繁。然而北极地区域阳光照射少，气候寒冷，常年被冰雪覆盖，自然条件十分恶劣。传统的破冰船，利用压水舱调整首尾吃水，当船首翘起时，开大马力冲上冰面，此时船首压水舱灌满水，船首重量增大压碎冰面，然后破冰船倒退一段距离，再开足马力冲上前面的冰层，利用惯性把船下的冰层压碎，如此反复，船舶渐进式通过冰区。这种破冰方式不够连贯，单次破冰面积较小，冰层直接对船体结构造成损伤。
另外，具有球鼻首结构的船舶在冰区航行时，基本依靠船自身的重力和强大的推动力以及船首底部的球鼻首结构，直接冲击，撞破冰层，有时甚至需要在同一冰区反复撞击才能破冰。这种方式低效不易操控，对船首结构损伤严重，船首的冰也很有可能在破冰后再次冻结，将船舶包围在冰之中。
申请号为201420755640.9的中国专利公开了一种除冰雪装置，包括箱体以及设置在箱体底部的行走轮，箱体上设有破冰装置、碎冰装置、吸冰装置以及驱动器，但是具有以下缺点：一、破冰刀在箱体两侧，切出的冰与箱体同宽，碎冰装置在其后也与箱体同宽，破冰刀作用不明显；二、破冰锤用钢丝绳连接，箱体静止时只能控制其垂向高度，想准确对准破冰位置就需要来回调节箱体位置，因此破冰锤不易操控；三、缺少冰厚检测仪器，冰雪过厚时使用破冰锤，缺少明确的冰厚数值，只能依据人的经验判断，不够智能，导致效率低下。
基于上述原因，在极地区域服役的船舶，对于船首破冰要求较高。然而靠球鼻首破冰，方法单一，效率较低，船首承受结构强度大，球鼻首容易损坏。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种提高破冰效率降低成本、能够保护船首的应用于极地船舶球鼻首的破冰装置。
技术方案：本发明所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，包括主支撑臂、次支撑臂、破冰刀和破冰刃；主支撑臂的一端与船首相连，另一端与破冰刀相连；次支撑臂一端与船首相连，另一端与主支撑臂相连；破冰刃设置在球鼻首上，主支撑臂、次支撑臂、破冰刀均与控制装置相连。
冰厚测量仪设置在船首水线以上。破冰刀通过支撑杆与主支撑臂相连。支撑杆数量是破冰刀数量的两倍，支撑杆与控制装置连接，通过伸缩调节长度进而改变破冰刀的倾斜角。破冰刀内部设有加热层，加热层在破冰刀与冰接触的界面附近，加热层与控制装置相连。控制装置设置在船首内。
破冰刃表面为锯齿形。主支撑臂的一端与船首铰接，另一端与破冰刀铰接。次支撑臂一端与船首铰接，另一端与主支撑臂铰接。主支撑臂、次支撑臂均与驱动装置相连，驱动装置设置在船首内。
工作原理：为使破冰刀能够对准冰层，准确破冰，次支撑臂利用液压杆调节自身长度，伸缩的同时，带动其一端连接的主支撑臂上下摆动。主支撑臂的一端固定在船首外板，一端连接破冰刀，主支撑臂的上下摆动可以改变破冰刀的位置。破冰刀位置摆正的同时，破冰刀上下两段的中点连接的支撑杆利用自身的液压装置伸缩，改变破冰刀的破冰角度，从而准确高效地破冰。破冰时下落破冰刀，无冰时收起破冰刀在船首。
使用方法：当船舶行驶到需要破冰处，冰厚测量仪利用红外装置测量冰层厚度，依据测量的数据，控制装置通过驱动装置分别调节主支撑臂伸长，次支撑臂绕其铰接轴转动，带动破冰刀移动到适宜位置，并利用支撑杆伸缩调节破冰刀倾斜角，使破冰刀破冰角度适中。同时开始加热电阻丝到指定的温度。准备完毕后船舶向前行驶，破冰刀将冰层切碎为大型浮冰。继续向前行驶，浮冰被破冰刃切开，船舶顺利通过冰区。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、通过设置在船首破冰刀和破冰刃，将冰层逐渐切割成较小的浮冰，破冰连贯高效，不需重复破冰；
2、有利于减少球鼻首与冰层的直接接触，有效地降低了球鼻首所受的冰载荷，
缓冲了冰载荷对球鼻首的冲击，船首结构更加安全；
3、不在极地冰区航行时，可以收缩放置在船首外板水线以上，球鼻首继续减少波浪阻力，不影响船舶航速。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1，破冰装置包括若干组主支撑臂1、次支撑臂2和破冰刀3，主支撑臂1一端铰接在船首外板，另一端铰接破冰刀3。破冰刀3上下两段的中点分别用两个支撑杆7与主支撑臂1铰接，支撑杆7通过长度伸缩可调节破冰刀3的倾斜角，灵活选择最优破冰角度。次支撑臂2一端铰接在船首外板、主支撑臂1连接点的下侧，另一端铰接在主支撑臂1上。主支撑臂1、次支撑臂2可以伸缩调节长度，旋转调节方向。破冰时下落装置，控制破冰刀3的位置，使破冰刀3对准冰层，提高破冰效率；无冰时收起破冰装置，放置在船首前侧，使其不干扰船舶正常航行。主支撑臂1、次支撑臂2均与液压驱动装置相连，液压驱动装置安装在船首内。
若干个破冰刃4沿球鼻首轮廓安装在球鼻首5上，破冰刃4与冰接触的面呈锯齿状。冰厚测量仪6放置在船首水线以上。冰厚测量仪6测量的数据，可以方便控制装置设置调节破冰刀3的水平高度、倾斜角度以及加热层的温度。控制装置安装在船首舷侧，破冰刀3内部设有加热层，加热层为电阻丝，紧贴破冰刀3内壁，破冰时加热层产生巨大的热量，传导到冰层使之融化，能够提高破冰效率。破冰刀3内部有供加热层电源线通过的通孔，加热层电源线与船舶内部电源相连。控制装置安装在船首舷侧内部，与主支撑臂1、次支撑臂2、破冰刀3电性连接。
1.一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：包括主支撑臂(1)、次支撑臂(2)、破冰刀(3)和破冰刃(4)；所述主支撑臂(1)的一端与船首相连，另一端与破冰刀(3)相连；所述次支撑臂(2)一端与船首相连，另一端与主支撑臂(1)相连；所述破冰刃(4)设置在球鼻首(5)上，所述主支撑臂(1)、次支撑臂(2)、破冰刀(3)均与控制装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述冰厚测量仪(6)设置在船首水线以上。
3.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述破冰刀(3)通过支撑杆(8)与主支撑臂(1)相连，所述支撑杆(8)与控制装置相连。
4.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述破冰刀(3)内部设有加热层，所述加热层与控制装置相连。
5.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述控制装置设置在船首内。
6.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述破冰刃(4)表面为锯齿形。
7.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述主支撑臂(1)的一端与船首铰接，另一端与破冰刀(3)铰接。
8.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述次支撑臂(2)一端与船首铰接，另一端与主支撑臂(1)铰接。
9.根据权利要求1所述的一种应用于极地船舶球鼻首的破冰装置，其特征在于：所述主支撑臂(1)、次支撑臂(2)均与驱动装置相连，所述驱动装置设置在船首内。
技术总结