本發(fā)明涉及破冰結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種可移動(dòng)式破冰裝置。

背景技術(shù)：

在寒冷地區(qū)的海洋中，冬季海水表面會(huì)結(jié)冰。海冰在風(fēng)、流等環(huán)境驅(qū)動(dòng)力作用下，會(huì)在海面上產(chǎn)生漂移，漂移的海冰作用在海洋工程錐體結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)與海洋工程錐體結(jié)構(gòu)相互作用。由于冰排發(fā)生彎曲破壞的冰荷載要低于同等條件下發(fā)生擠壓破壞的冰荷載，所以在有冰覆蓋的海洋結(jié)構(gòu)的水線面處常常采用錐形結(jié)構(gòu)或者斜面結(jié)構(gòu)以降低海冰對(duì)結(jié)構(gòu)的作用力。有相當(dāng)數(shù)量的錐形結(jié)構(gòu)在各種海洋工程結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用，包括我國渤海重冰區(qū)的一系列導(dǎo)管架平臺(tái)。在海冰與錐體結(jié)構(gòu)作用的過程中，雖然水平作用力因其斜面形式而有所降低，但也有可能產(chǎn)生海冰沿著錐體斜面的爬升和堆積。而海冰堆積會(huì)增加海冰對(duì)錐形結(jié)構(gòu)的水平和豎向作用力，從而威脅到海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全。在我國渤海、俄羅斯里海以及加拿大波弗特海域都發(fā)生過海冰爬坡和堆積威脅結(jié)構(gòu)正常工作的現(xiàn)象。

因此急需提供一種能夠?qū)Σ煌较虻膩肀寄苡行У钠鸬椒乐购１逊e作用的破冰裝置。

鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種破冰棱錐體，所述破冰棱錐體為一四棱錐體結(jié)構(gòu)，所述四棱錐體分為一上三棱錐體和一下三棱錐體。

較佳的，所述四棱錐體包括由交匯點(diǎn)x向四向延伸的第一長對(duì)角部xe、第二長對(duì)角部xf、第一短對(duì)角部xg、第二短對(duì)角部xh。

較佳的，所述四棱錐體還包括一中心支撐部xy。

較佳的，所述第一長對(duì)角部xe一端與所述第一短對(duì)角部xg一端分別與一第一斜拉部eg的第一端e及第二端g固定連接；所述第一長對(duì)角部xe一端與所述第二短對(duì)角部xh一端分別與一第二斜拉部eh的第一端e及第二端h固定連接；所述第二長對(duì)角部xf一端與所述第二短對(duì)角部xh一端分別與一第三斜拉部fh的第一端f及第二端h固定連接；所述第二長對(duì)角部xf一端與所述第一短對(duì)角部xg一端分別與一第四斜拉部fg的第一端f及第二端g固定連接。

較佳的，所述中心支撐部xy與水平面平行設(shè)置。

較佳的，所述中心支撐部xy的第二端與所述第一斜拉部eg、所述第一短對(duì)角部xg、所述第四斜拉部fg的交匯點(diǎn)g經(jīng)由一第一加強(qiáng)部yg固定連接；所述中心支撐部xy的第二端與所述第一斜拉部eg、所述第一長對(duì)角部xe、所述第二斜拉部eh的交匯點(diǎn)e經(jīng)由一第二加強(qiáng)部ye固定連接；所述中心支撐部xy的第二端與所述第二斜拉部eh、所述第二短對(duì)角部xh、所述第三斜拉部fh的交匯點(diǎn)h經(jīng)由一第三加強(qiáng)部yh固定連接；所述中心支撐部xy的第二端與所述第三斜拉部fh、所述第二長對(duì)角部xf、所述第四斜拉部fg的交匯點(diǎn)f經(jīng)由一第三加強(qiáng)部yf固定連接。

較佳的，所述第一短對(duì)角部xg與所述第二短對(duì)角部xh沿不同軸線自所述交匯點(diǎn)x向兩側(cè)延伸并成一角度α，其中0°<α<180°。

較佳的，所述破冰棱錐體還包括第一橫向支撐ab,第二橫向支撐cd，第一縱向支撐ac，第二縱向支撐bd；所述第一橫向支撐ab、第二縱向支撐bd、第二橫向支撐cd、第一縱向支撐ac依次首尾相連用于構(gòu)成所述破冰棱錐體的外圍框架；所述第一橫向支撐ab在交匯點(diǎn)e處形成α角度彎折；所述第二橫向支撐cd在交匯點(diǎn)f處形成α角度彎折；其中，0°<α<180°。

一種具有上述所述破冰棱錐體的可移動(dòng)式破冰裝置，所述可移動(dòng)式破冰裝置沿一錐體結(jié)構(gòu)的斜面放置，在所述錐體結(jié)構(gòu)上建造有軌道，所述可移動(dòng)式破冰裝置上設(shè)置有可移動(dòng)支座。

較佳的，所述可移動(dòng)支座由所述可移動(dòng)式破冰裝置上的一交匯點(diǎn)向水平方向延伸繼而向垂直方向向下彎折出一個(gè)大致勾形結(jié)構(gòu)的支架，在所述支架底部固定有一能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的滾輪。

與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于：1、在海冰沿斜坡上爬的過程中，下三棱錐體起到破冰、使碎冰翻轉(zhuǎn)墜落的作用，同時(shí)，下三棱錐體的兩個(gè)側(cè)面可以將海冰向兩邊排開，使海冰沿錐體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)滑落，起到抑制海冰堆積的作用，上三棱錐體主要起到對(duì)下三棱錐體支撐的作用，同時(shí)也能使海冰沿著兩個(gè)側(cè)邊墜落，避免海冰堆積在下三棱錐體的頂部；2、在實(shí)際加工制造過程中，所述外圍框架能夠方便施工，減少單獨(dú)加工所述四棱錐體的難度；3、所述第一橫向支撐ab在交匯點(diǎn)e處的彎折、所述第二橫向支撐cd在交匯點(diǎn)f處的彎折、所述第一短對(duì)角部xg與所述第二短對(duì)角部xh在所述交匯點(diǎn)x處的彎折均是為了使所述可移動(dòng)式破冰裝置與所述錐體結(jié)構(gòu)的圓錐表面更加貼合，從而最大可能的在保證所述四棱錐體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，增大所述可移動(dòng)式破冰裝置的破冰精度，減少所述錐體結(jié)構(gòu)的結(jié)冰區(qū)域，使所述可移動(dòng)式破冰裝置的破冰面積和破冰效果都大大增加，有利于對(duì)附著在所述錐體結(jié)構(gòu)表面上的海冰進(jìn)行破冰，降低海冰堆積對(duì)所述錐體結(jié)構(gòu)的不利作用，保障海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的正常使用；4、在所述可移動(dòng)式破冰裝置上設(shè)置可移動(dòng)支座能夠使所述可移動(dòng)式破冰裝置繞錐體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)不同的來冰方向，增加靈活性和適應(yīng)性；5、將所述中心支撐部xy與水平面平行設(shè)置，能夠促使碎冰翻轉(zhuǎn)墜落，從而抑制冰爬動(dòng)作產(chǎn)生，此時(shí)下三棱錐體的兩個(gè)側(cè)面可以將海冰向兩邊排開，使海冰沿所述錐體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)滑落，起到抑制海冰堆積的作用，避免海冰堆積在下三棱錐體的頂部。

附圖說明

圖1為本發(fā)明破冰棱錐體內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明破冰棱錐體內(nèi)部骨架及一側(cè)覆蓋鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明破冰棱錐體全覆蓋鋼板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明破冰棱錐體中心支撐部水平設(shè)置的狀態(tài)示意圖；

圖5為本發(fā)明可移動(dòng)式破冰裝置放置于錐體結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6為本發(fā)明可移動(dòng)式破冰裝置放置于錐體結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖一；

圖7為本發(fā)明可移動(dòng)式破冰裝置放置于錐體結(jié)構(gòu)的局部放大示意圖二。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一

本發(fā)明提供一種破冰棱錐體，如圖1、圖2、圖3所示，所述破冰棱錐體其構(gòu)造為一凸起體形式，進(jìn)一步的，所述破冰棱錐體為多棱邊結(jié)構(gòu)，更進(jìn)一步的，本實(shí)施例中提供的所述破冰棱錐體為一四棱錐體結(jié)構(gòu)，具體的，所述四棱錐體結(jié)構(gòu)在功能上可以分為一上三棱錐體和一下三棱錐體。

在海冰沿斜坡上爬的過程中，下三棱錐體起到破冰、使碎冰翻轉(zhuǎn)墜落的作用。同時(shí)，下三棱錐體的兩個(gè)側(cè)面可以將海冰向兩邊排開，使海冰沿錐體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)滑落，起到抑制海冰堆積的作用。上三棱錐體主要起到對(duì)下三棱錐體支撐的作用，同時(shí)也能使海冰沿著兩個(gè)側(cè)邊墜落，避免海冰堆積在下三棱錐體的頂部。

實(shí)施例二

如上述所述的破冰棱錐體，本實(shí)施例與其不同之處在于，如圖1所示，所述四棱錐體包括由交匯點(diǎn)x向四向延伸的第一長對(duì)角部xe、第二長對(duì)角部xf、第一短對(duì)角部xg、第二短對(duì)角部xh；

所述第一長對(duì)角部xe長度為c,第二長對(duì)角部xf長度為b，第一短對(duì)角部xg與第二短對(duì)角部xh長度均為d；其中，b、c、d均大于0。

較佳的，所述第一長對(duì)角部xe與所述第二長對(duì)角部xf沿同一軸線自所述交匯點(diǎn)x向兩側(cè)延伸；所述第一短對(duì)角部xg與所述第二短對(duì)角部xh沿不同軸線自所述交匯點(diǎn)x向兩側(cè)延伸，即所述第一短對(duì)角部xg與所述第二短對(duì)角部xh成一角度α，其中0°<α<180°。

所述第一長對(duì)角部xe第一端與所述第一短對(duì)角部xg第一端相連接于交匯點(diǎn)x，所述第一長對(duì)角部xe第二端與所述第一短對(duì)角部xg第二端分別與一第一斜拉部eg的第一端e及第二端g固定連接，從而構(gòu)成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)；

所述第一長對(duì)角部xe第一端與所述第二短對(duì)角部xh第一端相連接于交匯點(diǎn)x，所述第一長對(duì)角部xe第二端與所述第二短對(duì)角部xh第二端分別與一第二斜拉部eh的第一端e及第二端h固定連接，從而構(gòu)成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)；

所述第二長對(duì)角部xf第一端與所述第二短對(duì)角部xh第一端相連接于交匯點(diǎn)x，所述第二長對(duì)角部xf第二端與所述第二短對(duì)角部xh第二端分別與一第三斜拉部fh的第一端f及第二端h固定連接，從而構(gòu)成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)；

所述第二長對(duì)角部xf第一端與所述第一短對(duì)角部xg第一端相連接于交匯點(diǎn)x，所述第二長對(duì)角部xf第二端與所述第一短對(duì)角部xg第二端分別與一第四斜拉部fg的第一端f及第二端g固定連接，從而構(gòu)成穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)；

所述四棱錐體還包括一長度為a的中心支撐部xy，所述中心支撐部xy的第一端自交匯點(diǎn)x向外延伸，且所述中心支撐部xy與其在所述第一斜拉部eg、所述第二斜拉部eh、所述第三斜拉部fh、所述第四斜拉部fg構(gòu)成的平面上的投影成一角度β，其中，a>0,0°<β≤90°；

所述中心支撐部xy的第二端與所述第一斜拉部eg、所述第一短對(duì)角部xg、所述第四斜拉部fg的交匯點(diǎn)g經(jīng)由一第一加強(qiáng)部yg固定連接；

所述中心支撐部xy的第二端與所述第一斜拉部eg、所述第一長對(duì)角部xe、所述第二斜拉部eh的交匯點(diǎn)e經(jīng)由一第二加強(qiáng)部ye固定連接；

所述中心支撐部xy的第二端與所述第二斜拉部eh、所述第二短對(duì)角部xh、所述第三斜拉部fh的交匯點(diǎn)h經(jīng)由一第三加強(qiáng)部yh固定連接；

所述中心支撐部xy的第二端與所述第三斜拉部fh、所述第二長對(duì)角部xf、所述第四斜拉部fg的交匯點(diǎn)f經(jīng)由一第三加強(qiáng)部yf固定連接。

由本實(shí)施例的上述連接關(guān)系可知，所述四棱錐體構(gòu)成一個(gè)牢固的連接結(jié)構(gòu)，且各小連接單元均為穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，從而增加了整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛性，使所述四棱錐體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐沖擊性強(qiáng)，從而延長使用壽命。

實(shí)施例三

如上述所述的破冰棱錐體，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述四棱錐體上的交匯點(diǎn)x、y、g、h、e所圍成的三棱錐體為上三棱錐體，所述四棱錐體上的交匯點(diǎn)x、y、g、h、f所圍成的三棱錐體為下三棱錐體。

在海冰沿斜坡上爬的過程中，下三棱錐體起到破冰、使碎冰翻轉(zhuǎn)墜落的作用。同時(shí)，下三棱錐體的兩個(gè)側(cè)面可以將海冰向兩邊排開，使海冰沿錐體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)滑落，起到抑制海冰堆積的作用。上三棱錐體主要起到對(duì)下三棱錐體支撐的作用，同時(shí)也能使海冰沿著兩個(gè)側(cè)邊墜落，避免海冰堆積在下三棱錐體的頂部。

所述四棱錐體因其合理的三維形狀，能夠有效的破冰和排冰，降低海冰堆積對(duì)結(jié)構(gòu)的不利作用，保障海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的正常使用。

實(shí)施例四

如上述所述的破冰棱錐體，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述破冰棱錐體還包括第一橫向支撐ab,第二橫向支撐cd，第一縱向支撐ac，第二縱向支撐bd；所述第一橫向支撐ab、第二縱向支撐bd、第二橫向支撐cd、第一縱向支撐ac依次首尾相連用于構(gòu)成所述破冰棱錐體的外圍框架。

所述第一橫向支撐ab與交匯點(diǎn)e固定連接，且所述第一橫向支撐ab在交匯點(diǎn)e處略有彎折，其彎折角度與所述第一短對(duì)角部xg和所述第二短對(duì)角部xh所成角度α相同，其中0°<α<180°；

所述第二橫向支撐cd與交匯點(diǎn)f固定連接，且所述第二橫向支撐cd在交匯點(diǎn)f處略有彎折，其彎折角度與所述第一短對(duì)角部xg和所述第二短對(duì)角部xh所成角度α相同，其中0°<α<180°；

所述第一縱向支撐ac與交匯點(diǎn)h固定連接，所述第二縱向支撐bd與交匯點(diǎn)g固定連接。

較佳的，所述第一縱向支撐ac和所述第二縱向支撐bd與所述第一長對(duì)角部xe和第二長對(duì)角部xf的長度之和相等，均為b+c。

在實(shí)際加工制造過程中，所述外圍框架能夠方便施工，減少單獨(dú)加工所述四棱錐體的難度。

實(shí)施例五

如上述所述的破冰棱錐體，本實(shí)施例與其不同之處在于，如圖2、圖3所示，所述破冰棱錐體由骨架11焊接制成，且所述破冰棱錐體外表面覆蓋有一層鋼板12，在制作過程中，先利用角鋼或者其他型鋼焊接成內(nèi)部骨架11，再在所述骨架11上焊接鋼板12，制成鋼結(jié)構(gòu)棱錐體。

所述鋼板12表面設(shè)有螺栓孔，將螺栓13穿過所述螺栓孔能夠?qū)⑺銎票忮F體進(jìn)行固定。

實(shí)施例五

一種具有上述所述破冰棱錐體的可移動(dòng)式破冰裝置，結(jié)合圖5、圖6、圖7所示，所述可移動(dòng)式破冰裝置10沿一錐體結(jié)構(gòu)20的斜面放置，所述可移動(dòng)式破冰裝置的所述第一縱向支撐ac與所述第二縱向支撐bd均貼合所述錐體結(jié)構(gòu)20的表面，且所述第一縱向支撐ac、所述第二縱向支撐bd、所述第一長對(duì)角部xe、所述第二長對(duì)角部xf的軸線均與所述錐體結(jié)構(gòu)20的母線平行；

所述第一橫向支撐ab在交匯點(diǎn)e處的彎折、所述第二橫向支撐cd在交匯點(diǎn)f處的彎折、所述第一短對(duì)角部xg與所述第二短對(duì)角部xh在所述交匯點(diǎn)x處的彎折均是為了使所述可移動(dòng)式破冰裝置10與所述錐體結(jié)構(gòu)20的圓錐表面更加貼合，從而最大可能的在保證所述四棱錐體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，增大所述可移動(dòng)式破冰裝置10的破冰精度，減少所述錐體結(jié)構(gòu)20的結(jié)冰區(qū)域，使所述可移動(dòng)式破冰裝置10的破冰面積和破冰效果都大大增加。有利于對(duì)附著在所述錐體結(jié)構(gòu)表面上的海冰進(jìn)行破冰，降低海冰堆積對(duì)所述錐體結(jié)構(gòu)的不利作用，保障海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的正常使用。

在所述錐體結(jié)構(gòu)20側(cè)面與水平面平行的平面上建造有軌道21，所述軌道21繞所述錐體結(jié)構(gòu)20水平方向上的其中一個(gè)圓截面向圓截面半徑擴(kuò)大的方向延伸，繼而向垂直方向向上彎折出一個(gè)大致勾形結(jié)構(gòu)的折邊，在所述折邊與所述錐體結(jié)構(gòu)20之間形成一個(gè)繞所述錐體結(jié)構(gòu)20的滑槽212；

所述可移動(dòng)式破冰裝置10上設(shè)置有可移動(dòng)支座14，所述可移動(dòng)支座14由所述可移動(dòng)式破冰裝置10上的其中一個(gè)交匯點(diǎn)向水平方向延伸繼而向垂直方向向下彎折出一個(gè)大致勾形結(jié)構(gòu)的支架141，在所述支架141底部固定有一能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的滾輪142；

所述支架141安放于所述軌道21的滑槽212內(nèi)部，并使所述滾輪142能夠沿所述滑槽212滑動(dòng)。

較佳的，所述軌道包括一上軌道，一下軌道；

較佳的，在所述可移動(dòng)式破冰裝置10的交匯點(diǎn)a、b、c、d、e、f上分別設(shè)置有一可移動(dòng)支座14；其中，所述交匯點(diǎn)a、b、e上設(shè)置的可移動(dòng)支座14與所述上軌道配合滑動(dòng)，所述交匯點(diǎn)c、d、f上設(shè)置的可移動(dòng)支座14與所述下軌道配合滑動(dòng)；進(jìn)而使所述可移動(dòng)式破冰裝置10沿所述軌道21滑動(dòng)。

較佳的，所述錐體結(jié)構(gòu)20為海洋工程用起支撐作用的錐體結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例六

如上述所述的可移動(dòng)式破冰裝置，本實(shí)施例與其不同之處在于，所述錐體結(jié)構(gòu)20上設(shè)置有至少一個(gè)螺栓孔22，所述螺栓孔與所述可移動(dòng)式破冰裝置10上設(shè)置的所述螺栓13位置相對(duì)應(yīng)，將所述可移動(dòng)式破冰裝置10調(diào)整到與來冰方向相對(duì)應(yīng)的位置后，通過所述螺栓13將其固定在所述錐體結(jié)構(gòu)20外表面；

較佳的，所述可移動(dòng)式破冰裝置10能夠繞錐體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)不同的來冰方向。所述可移動(dòng)式破冰裝置10在所述錐體結(jié)構(gòu)20外表面上的放置位置取決于冰塊的尺寸、海水流速和海平面與結(jié)構(gòu)相對(duì)位置等。

較佳的，當(dāng)所述錐體結(jié)構(gòu)20的尺寸較大時(shí)，可以適當(dāng)增加所述可移動(dòng)式破冰裝置10的數(shù)量，避免海冰在所述錐體結(jié)構(gòu)20斜面沒有布置棱錐體的地方堆積。

實(shí)施例七

如上述所述的破冰棱錐體，本實(shí)施例與其不同之處在于，如圖4所示，所述中心支撐部xy與水平面平行設(shè)置，此時(shí)，由交匯點(diǎn)g、h、x、y圍成的平面與水平面平行；

所述上三棱錐體與所述下三棱錐體的交匯處，即第一加強(qiáng)部yg與第三加強(qiáng)部yh與水平面平行；

將所述中心支撐部xy與水平面平行設(shè)置，能夠促使碎冰翻轉(zhuǎn)墜落，從而抑制冰爬動(dòng)作產(chǎn)生，此時(shí)下三棱錐體的兩個(gè)側(cè)面可以將海冰向兩邊排開，使海冰沿所述錐體結(jié)構(gòu)20的兩側(cè)滑落，起到抑制海冰堆積的作用，避免海冰堆積在下三棱錐體的頂部。

實(shí)施例八

如上述所述的破冰棱錐體，所述破冰棱錐體其構(gòu)造為一凸起體形式，進(jìn)一步的，所述破冰棱錐體為橢球型結(jié)構(gòu)(圖中未示出)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和補(bǔ)充，這些改進(jìn)和補(bǔ)充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。