专利名称：一种冰下自动破冰机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种破冰机械，更具体的说涉及一种冰下自动破冰机，属于航运作业机械。
背景技术：
每当严寒降临、冬季到来的时候， 北方的黄河等河流常常会结冰，春天会产生冰凌险情。而此时冰的状态与之前是不同的，冰的上层为冰渣下层仍为坚冰，冰渣的硬度已发生了较大变化，变得没有那么坚硬，抗压强度下降了很多，而下层的坚冰还与之前一样，抗压强度和脆性没有变化；此时容易发生冰凌堵塞河道，河水猛涨冲击河岸造成灾害，因此应抓紧时间破冰。由于此时的气温已有所升高，所破之冰不会再次凝结，应保证所破之冰既能顺水而下又不堵塞河道，这就要求冰块的体积应该足够小；但黄河几百公里长的冰面，所破之冰体积太小会造成工作量巨大，而破冰时间段又较短，这种情况下就要求破冰效率越高越好、所破之冰的体积大小合适才最好。世界上采取的防凌破冰手段主要有破冰船破冰、定点爆破等，而我国目前主要采取飞机轰炸进行防凌，飞机轰炸物耗高、所破之冰的体积大小不一。中国专利公告号CN2368879Y,公告日2000年3月15日，名称为《冰面破冰机》的实用新型专利中，公开的冰面破冰机包括柴油机和圆盘锯片，在雪橇式机架的前部通过轴承座安装着带有皮带轮的主轴，在主轴的两端分别固定安装着圆盘锯片，在圆盘锯片上安装有护罩，在机架的后部安装着柴油机，柴油机的皮带轮和主轴上的皮带轮通过转动皮带连接在一起，在机架的前端设置有支撑丝杠。破冰工作时，圆盘锯齿边旋转边锯冰，边拖动破冰机向前行进，自动行走破冰，实现了由机械代替人工破冰，大大改善了劳动条件。但是，该破冰机破冰速度慢，不能完全实现自动破冰。中国专利公告号CN201189946Y，公告日2009年2月4日，名称为《水面肘式破冰机》的实用新型专利中，公开的水面肘式破冰机包括机架和装在机架上的动力机，所述机架的底面装有水舱，机架的两侧各固装有支架，该两个支架之间装有主转动轴，主转动轴的两端各固装有飞轮，机架的两侧前伸超出水舱后向上延伸成两个前臂，该两个前臂的上部之间装有转轴和下部之间装有副转轴，转轴的两端各固接有冲击臂，冲击臂的下部固接有破冰轮，飞轮上铰接有连杆，连杆另一端与冲击臂铰接，副转动轴上固装有滚压轮，动力机与主转动轴动力连接，主转动轴与副转动轴动力连接。该破冰机结构简单，能连续破冰，破冰效果好，但是该破冰机只适合小面积水域使用，而且使用时要求人工先破冰一块小区域，然后把破冰机放在该区域内，不能实现自动破冰。以上现有技术都着重从冰层上表面进行破冰，但春季防凌破冰时的气温已有所升高，冰层上表面已开始熔化成冰渣，变得没有那么坚硬了，即冰层上表面的脆性已大幅降低，从冰层上表面破冰时，先打破冰渣和软冰会吸收大量的能量，并难以向下深入打碎整个冰层，破冰的效率较低；而且，由于冰层上部软化，抗压强度下降，冰上破冰机械在作业时容易堕入水中，造成劳动安全事故，故冰上破冰作业的安全风险较高。发明内容本实用新型的目的为实现在短时间内高效安全地破冰、解除黄河等河流的冰凌险情，提供一种冰下自动破冰机。为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是一种冰下自动破冰机，包括水舱、水下动力室、冰下行走机构、陆地行走机构和破冰装置，水舱下方固定有陆地行走机构，所述的冰下行走机构设置在水舱前顶部上方，所述的水下动力室固定在水舱上，所述的破冰装置设置在水舱后顶部上方；所述的水舱包括水泵和进、排水阀，水舱后壁上设置有可露出冰面的通气管；所述的水下动力室是一密封腔室，水下动力室上 设置有可露出冰面的呼吸通道和排气通道，水下动力室内部设置有发动机、液压装置和电气装置，所述发动机的排气管与水下动力室上的排气通道相连通，所述的液压装置包括液压箱、液压泵和液压阀组，液压泵与发动机相连接，所述的电气装置上设置有无线信号接收器；所述的液压泵通过液压阀组与冰下行走机构液压马达、陆地行走机构液压马达、水泵液压马达、破冰装置液压马达或液压缸和进、排水阀液压缸相连接。所述的水舱后壁下部设置有螺旋桨，螺旋桨液压马达通过液压阀组与液压泵相连接。所述的冰下行走机构为雪橇式滑行装置。所述的冰下行走机构为履带式装置，或者冰下行走机构为四轮或两轮行走装置，其中至少有两轮为主动轮。所述的陆地行走机构为四轮行走装置，其中的四个轮均为主动轮。所述的陆地行走机构为履带式行走装置。所述的破冰装置为垂直震动式破冰轮，破冰轮的外表面上分布有若干个锥形锤头。所述的破冰装置为振动液压缸式破冰锤。所述的破冰装置为圆盘破冰锯片。所述的呼吸通道、排气通道、无线信号接收器和通气管外部设有管道保护盾。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是I、本实用新型实现从冰层下方破冰，破冰效率高，耗能小。黄河等河流冰凌发生时，此时冰下部脆性较之上部大得多，冰体受外力作用后，易发生脆裂并破碎；而若从冰层的上表面破冰，由于冰的脆性已大幅降低，在破冰过程中软冰必将吸收大量的能量，能量消耗巨大，破冰的效率不如从水下破冰。2、本实用新型除水舱外，各部件均为密封设计，与水隔绝，由水泵控制水舱内部水量，实现水舱在水中的高度控制。破冰时，冰下行走机构贴在冰层的下表面即底面上，水舱后部的破冰装置被浮力托起与冰层底面接触进行破冰，水舱一端的冰下行走机构可以在冰下行走或滑行，水舱另一端的破冰装置可实现不间断破冰作业，破冰速度较快；同时水下动力室内的电气装置设置有无线信号接收器，实现水下无人操作的自动破冰作业，安全系数高，不会造成冰上破冰机械因冰面开裂而导致操作人员和设备落水的安全事故。3、本实用新型的破冰装置优选为三种一种是垂直震动式破冰轮，破冰轮的外表面上分布有若干个锥形锤头，可以由破冰轮外表面锥形锤头的分布情况控制所破冰块的尺寸大小；一种米用的是振动液压缸式破冰锤，可以由所布置的油缸数量，油缸行程，打击频率，行走速度来调节冰块的尺寸大小；还有一种为圆盘破冰锯片。既可以破碎硬度较高、厚度较大的坚冰，也可以调整破开冰块的体积大小，以满足防凌的需要。4、本实用新型的破冰机，操作方便，使用安全可靠，工作效率高，适应范围广，可满足深水河段、厚冰层的防凌破冰需要。
图I是本实用新型第一种结构示意图。图2是本实用新型第二种结构示意图。 图3是本实用新型第三种结构示意图。图4是本实用新型第四种结构示意图。图5是本实用新型第五种结构示意图。图6是本实用新型第六种结构示意图。图7是本实用新型第七种结构示意图。图8是本实用新型第八种结构示意图。图中水舱1，水下动力室2，履带式装置3，发动机4，液压装置5，电气装置6，无线信号接收器7，水泵8，进、排水阀9，雪橇式滑行装置10，四轮行走装置11，破冰轮12，破冰锤13，呼吸通道14，排气通道15，通气管16，螺旋桨17，管道保护盾18，履带式行走装置19，舵20，橡胶主动轮21，铁齿主动轮22，圆盘破冰锯片23，坚冰24，冰渣25。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。参见图1，一种冰下自动破冰机，包括水舱I、水下动力室2、冰下行走机构、陆地行走机构和破冰装置，水舱I下方固定有陆地行走机构，所述的冰下行走机构设置在水舱I前顶部上方，所述的水下动力室2固定在水舱I上，所述的破冰装置设置在水舱I后顶部上方；所述的水舱I后壁下部设置有螺旋桨17，水舱I尾部设置有舵20，舵20由液压缸控制；所述的水舱I包括水泵8和进、排水阀9，水舱I后壁上设置有可露出冰面的通气管16，实现水舱I的进气和出气；所述的水下动力室2是一密封腔室，水下动力室2上设置有可露出冰面的呼吸通道14和排气通道15，使水下动力室2与外界空气相通；水下动力室2内部设置有发动机4、液压装置5和电气装置6，所述发动机4的排气管与水下动力室2上的排气通道15相连通，废气直接排入空气；所述的液压装置5包括液压箱、液压泵和液压阀组，液压泵与发动机4相连接，所述的电气装置5上设置有无线信号接收器7，无线信号接收器7上的天线从水下动力室2中的呼吸通道14伸出冰面上方，以确保正常接收信号；所述的呼吸通道14、排气通道15、遥控信号接收器7和通气管16外部设有管道保护盾18，即所述的呼吸通道14、排气通道15、遥控信号接收器7和通气管16通过管道保护盾18固定在水舱I侧壁上，管道保护盾18是固定前述管道及遥控信号接收器7的支架，可保护管道等通向水面上方部件不受重物的撞击。所述的冰下行走机构为履带式装置3，其主动轮由液压马达驱动，履带为橡胶履带；所述的陆地行走机构为履带式行走装置19，其主动轮由液压马达驱动，实现陆上或冰上行走；所述的破冰装置为垂直震动式破冰轮12，破冰轮12的外表面上分布有若干个锥形锤头；所述的液压泵产生压力油，通过液压阀组与履带式装置3液压马达、履带式行走装置19液压马达、水泵8液压马达、破冰轮12液压马达、螺旋桨17液压马达、舵20液压缸和进、排水阀9液压缸相连接提供所需动力，实现尾部螺旋桨17的启动和静止，实现对抽水泵8液压马达的驱动和进、排水阀9的开关控制，实现对履带的驱动控制包括启动和停止、速度的调节等，实现对破冰轮12的驱动和控制以及对破冰轮12转速的调节控制。本实用新型除水舱I外，各部件均为密封设计，与水隔绝，由水泵控制水舱I内部水量，实现水舱I在水中的高度控制。当破冰机刚下水时，水舱I内无水，水舱I漂浮在水面之上；进入破冰状态时，进、排水阀9配合水泵8工作，使水舱I内注入适量的水，整台破冰机沉入水面以下，悬浮在水中。然后靠水舱I尾部的舵20指示方向，螺旋桨17推动破冰机前进，当行至冰面以下破冰机进入工作位置后螺旋桨 17停止转动。破冰动作开始前，进、排水阀9配合水泵8工作，将水排出水舱I外，破冰机因自重减小而上浮，此时橡胶履带贴在冰层的下表面上，同时水舱I后部的振动轮12被浮力托起与冰层接触；水泵排空水舱I内的水，水舱I的浮力可达几十吨，甚至更大，则破冰机会紧贴在冰层下面，进、排水阀9工作，使水舱I与外界隔开，以保持浮力；振动轮12开始工作，因冰层脆性很大，只须很小的变形量即发生碎裂。工作时履带式装置3的主动轮由液压马达驱动，带动履带转动，此时，在摩擦力的作用下破冰机可持续行走；特别是履带采用了橡胶材质，增大了摩擦系数，使其行走可靠，也更容易控制行进速度，左、右两条履带分开控制，可在行进时控制前进方向，破冰机的行进速度可控制在5 10km/h，也可在更大范围内调整。垂直震动式破冰轮12，由两台液压马达驱动，工作时边转动边垂直震动，锥形锤头与冰层发生撞击，冰层因吸收冲击功而开裂，达到破冰目的，破冰机在破冰时受到反作用力被其自身的浮力承受。由于履带的行进是持续的，破冰轮12的自转可以调节至与行进速度同步，破冰轮12的垂直振动也是连续的，破冰机整体由橡胶履带驱动前行，破冰机可实现不间断破冰作业，破冰的厚度可达I米，甚至更厚。同时，破冰机可以单台使用，也可将其多台平行联接，实现较宽冰面的同时破冰，实现高效破冰。参见图2，一种冰下自动破冰机，包括水舱I、水下动力室2、冰下行走机构、陆地行走机构和破冰装置，水舱I下方固定有陆地行走机构，所述的冰下行走机构设置在水舱I前顶部上方，所述的水下动力室2固定在水舱I上，所述的破冰装置设置在水舱I后顶部上方；所述的水舱I后壁下部设置有螺旋桨17，水舱I尾部设置有舵20，舵20由液压缸控制；所述的水舱I包括水泵8和进、排水阀9，水舱I后壁上设置有可露出冰面的通气管16，实现水舱I的进气和出气；所述的水下动力室2是一密封腔室，水下动力室2上设置有可露出冰面的呼吸通道14和排气通道15，使水下动力室2与外界空气相通；水下动力室2内部设置有发动机4、液压装置5和电气装置6，所述发动机4的排气管与水下动力室2上的排气通道15相连通，废气直接排入空气；所述的液压装置5包括液压箱、液压泵和液压阀组，液压泵与发动机4相连接，所述的电气装置5上设置有无线信号接收器7，以确保正常接收信号；与图I相同，所述的呼吸通道14、排气通道15、遥控信号接收器7和通气管16外部设有管道保护盾18，管道保护盾18是固定前述管道及遥控信号接收器7的支架，可保护管道不受重物的撞击。所述的冰下行走机构为履带式装置3，其主动轮由液压马达驱动，履带为橡胶履带；所述的陆地行走机构为履带式行走装置19，其主动轮由液压马达驱动，实现陆上或冰上行走；所述的破冰装置为振动液压缸式破冰锤13 ；所述的液压泵产生压力油，通过液压阀组与履带式装置3液压马达、履带式行走装置19液压马达、水泵8液压马达、破冰轮12液压马达、螺旋桨17液压马达、舵20液压缸和进、排水阀9液压缸相连接提供所需动力，实现尾部螺旋桨17的启动和静止，实现对抽水泵8液压马达的驱动和进、排水阀9的开关控制，实现对履带的驱动控制包括启动和停止、速度的调节等，实现对破冰锤13振动频率的控制。本实用新型除水舱I外，各部件均为密封设计，与水隔绝，由水泵控制水舱I内部水量，实现水舱I在水中的高度控制。当破冰机刚下水时，水舱I内无水，水舱I漂浮在水面之上；进入破冰状态时，进、排水阀9配合水泵8工作，使水舱I内注入适量的水，整台破冰机沉入水面以下，悬浮在水中。然后靠水舱I尾部的舵20指 示方向，螺旋桨17推动破冰机前进，当行至冰面以下破冰机进入工作位置后螺旋桨17停止转动。破冰动作开始前，进、排水阀9配合水泵8工作，将水排出水舱I外，破冰机因自重减小而上浮，此时橡胶履带贴在冰层的下表面上，同时水舱I后部的破冰锤13被浮力托起与冰层接触；水泵排空水舱I内的水，水舱I的浮力可达几十吨，甚至更大，则破冰机会紧贴在冰层下面，破冰正常进行时，进、排水阀9工作，使水舱I与外界隔开，以保持浮力。工作时履带式装置3的主动轮由液压马达驱动，带动履带转动，此时，在摩擦力的作用下破冰机可持续行走；特别是履带采用了橡胶材质，增大了摩擦系数，使其行走可靠，也更容易控制行进速度，破冰机的行进速度可控制在5 10km/h，也可在更大范围内调整。破冰锤13破冰时，控制液压缸的进油量可以控制破冰锤13的冲击速度；同时在液压回路上给出一定频率的振动油流量，液压缸可驱动破冰锤13产生振动，产生冲击能量，使冰层破碎，破冰机在破冰时受到反作用力被其自身的浮力承受。由于履带的行进是持续的，破冰机整体由橡胶履带驱动前行，破冰机可以实现连续破冰作业，破冰的厚度可达I米，甚至更厚。同时，破冰机可以单台使用，也可将其多台平行联接，实现较宽冰面的同时破冰，实现高效破冰。参见图2，一种冰下自动破冰机，包括水舱I、水下动力室2、冰下行走机构、陆地行走机构和破冰装置，水舱I下方固定有陆地行走机构，所述的冰下行走机构设置在水舱I前顶部上方，所述的水下动力室2固定在水舱I上，所述的破冰装置设置在水舱I后顶部上方；所述的水舱I包括水泵8和进、排水阀9，水舱I后壁上设置有可露出冰面的通气管16，实现水舱I的进气和出气；所述的水下动力室2是一密封腔室，水下动力室2上设置有可露出冰面的呼吸通道14和排气通道15，使水下动力室2与外界空气相通；水下动力室2内部设置有发动机4、液压装置5和电气装置6，所述发动机4的排气管与水下动力室2上的排气通道15相连通，废气直接排入空气；所述的液压装置5包括液压箱、液压泵和液压阀组，液压泵与发动机4相连接，所述的电气装置5上设置有无线信号接收器7，以确保正常接收信号；与图I相同，所述的呼吸通道14、排气通道15、遥控信号接收器7和通气管16外部设有管道保护盾18，管道保护盾18是固定前述管道及遥控信号接收器7的支架，可保护管道不受重物的撞击。所述的冰下行走机构为履带式装置3，其主动轮由液压马达驱动，履带为橡胶履带；所述的陆地行走机构为履带式行走装置19，其主动轮由液压马达驱动，实现陆上或冰上行走；所述的破冰装置为振动液压缸式破冰锤13 ;所述的液压泵产生压力油，通过液压阀组与履带式装置3液压马达、履带式行走装置19液压马达、水泵8液压马达、破冰锤13液压缸和进、排水阀9液压缸相连接提供所需动力，实现对抽水泵8液压马达的驱动和进、排水阀9的开关控制，实现对履带的驱动控制包括启动和停止、速度的调节等，实现对破冰银13振动频率的控制。当破冰机进入破冰状态时，进、排水阀9配合水泵8工作，使水舱I内注入适量的水，整台破冰机沉入水面以下的河床上，开动履带式行走装置19，推动破冰机前进至冰面以下进入工作位置。破冰动作开始前，进、排水阀9配合水泵8工作，将水排出水舱I外，破冰机因自重减小而上浮，此时橡胶履带贴在冰层的下表面上，同时水舱I后部的破冰锤13被浮力托起与冰层接触进行破冰，破冰正常进行时，进、排水阀9工作，使水舱I与外界隔开，以保持浮力。 参见图3，所述的冰下行走机构为履带式装置3，其主动轮由液压马达驱动，履带为橡胶履带；所述的陆地行走机构为四轮行走装置11，四个轮均为主动轮由四台液压马达驱动，实现陆上或冰上行走时直行或转弯；所述的破冰装置为垂直震动式破冰轮12，破冰轮12的外表面上分布有若干个锥形锤头。参见图4，所述的冰下行走机构为履带式装置3，其主动轮由液压马达驱动，履带为橡胶履带；所述的陆地行走机构为四轮行走装置11，四个轮均为主动轮由四台液压马达驱动，实现陆上或冰上行走时直行或转弯；所述的破冰装置为振动液压缸式破冰锤13。参见图5，所述的冰下行走机构为履带式装置3，其主动轮由液压马达驱动，履带为橡胶履带；所述的陆地行走机构为履带式行走装置19 ;所述的破冰装置为圆盘破冰锯片23，由液压马达驱动。参见图6，所述的冰下行走机构为雪橇式滑行装置10，所述的水舱I后壁下部设置有螺旋桨17，水舱I尾部设置有舵20 ;所述的陆地行走机构为履带式行走装置19 ;所述的破冰装置为垂直震动式破冰轮12，破冰轮12的外表面上分布有若干个锥形锤头。破冰机行至冰面进入工作位置后螺旋桨17继续转动，此时雪橇式滑行装置10贴在冰层的下表面上，在舵20和螺旋桨17的推动下，可使雪橇式滑行装置10持续前行或转弯，实现不间断破冰。参见图7、图8,所述的冰下行走机构为四轮或两轮行走装置,其中至少有两轮为主动轮，主动轮由液压马达驱动。主动轮可以为外面包橡胶的橡胶主动轮21，参见图7 ;主动轮也可以为外面装铁齿的铁齿主动轮22。所述的陆地行走机构为履带式行走装置19 ;所述的破冰装置为振动液压缸式破冰锤13。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种冰下自动破冰机，其特征在于包括水舱(I)、水下动力室(2)、冰下行走机构、陆地行走机构和破冰装置，水舱(I)下方固定有陆地行走机构，所述的冰下行走机构设置在水舱(I)前顶部上方，所述的水下动力室(2)固定在水舱(I)上，所述的破冰装置设置在水舱(I)后顶部上方； 所述的水舱(I)包括水泵(8)和进、排水阀(9)，水舱(I)后壁上设置有可露出冰面的通气管(16)； 所述的水下动力室(2)是一密封腔室，水下动力室(2)上设置有可露出冰面的呼吸通道(14)和排气通道(15)，水下动力室(2)内部设置有发动机(4)、液压装置(5)和电气装置(6)，所述发动机(4)的排气管与水下动力室(2)上的排气通道(15)相连通，所述的液压装置(5)包括液压箱、液压泵和液压阀组，液压泵与发动机(4)相连接，所述的电气装置(6)上设置有无线信号接收器(7); 所述的液压泵通过液压阀组与冰下行走机构液压马达、陆地行走机构液压马达、水泵(8)液压马达、破冰装置液压马达或液压缸和进、排水阀(9)液压缸相连接。
2.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的水舱(I)后壁下部设置有螺旋桨(17)，螺旋桨(17)液压马达通过液压阀组与液压泵相连接。
3.根据权利要求2所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的冰下行走机构为雪橇式滑行装置(10)。
4.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的冰下行走机构为履带式装置(3 ),或者冰下行走机构为四轮或两轮行走装置，其中至少有两轮为主动轮。
5.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的陆地行走机构为四轮行走装置(11)，其中的四个轮均为主动轮。
6.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的陆地行走机构为履带式行走装置(19)。
7.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的破冰装置为垂直震动式破冰轮(12)，破冰轮(12)的外表面上分布有若干个锥形锤头。
8.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的破冰装置为振动液压缸式破冰锤(13)。
9.根据权利要求I所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的破冰装置为圆盘破冰锯片(23)。
10.根据权利要求I至9中任一权利要求所述的一种冰下自动破冰机，其特征在于所述的呼吸通道(14)、排气通道(15)、无线信号接收器(7)和通气管(16)外部设有管道保护盾(18)。
专利摘要一种冰下自动破冰机，包括水舱(1)、水下动力室(2)、冰下行走机构、陆地行走机构和破冰装置，水舱(1)包括水泵(8)、通气管(16)和进、排水阀(9)，水下动力室(2)内部设置有发动机(4)、液压装置(5)和电气装置(6)，发动机(4)的排气管与水下动力室(2)上的排气通道(15)相连通，液压泵与发动机(4)相连接，电气装置(5)上设置有无线信号接收器(7)；液压泵通过液压阀组与冰下行走机构液压马达、陆地行走机构液压马达、水泵(8)液压马达、破冰装置液压马达或液压缸和进、排水阀(9)液压缸相连接。操作方便，使用安全可靠，工作效率高，可满足深水河段、厚冰层的防凌破冰需要。
文档编号E02B15/02GK202577254SQ20122024005
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月26日 优先权日2012年5月26日
发明者张元杰 申请人:张元杰