本發(fā)明涉及破冰機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于海洋或湖泊破冰作業(yè)需求的微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在寒冷的季節(jié)，海洋或湖泊中的冰對經(jīng)過的船舶產(chǎn)生破壞和影響。現(xiàn)有破冰方法主要包括：頂撞法，以破冰船前進(jìn)的動力，由船體擠碎冰層；沖撞法，破冰船先倒車，后退一段距離，然后雙車全速前進(jìn)，撞碎冰層；堆積水破冰法，先將船體內(nèi)的水抽到后艙，接著把抬起的船頭開到冰面上，然后又將后艙的水抽到前艙，借助水的重量壓碎冰層。這些方法均對船體結(jié)構(gòu)、推進(jìn)裝置及其附屬設(shè)施等提出較高的要求，而破冰速度也不快。

發(fā)明一種經(jīng)濟(jì)快速的破冰機(jī)構(gòu)是時之所需。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對海洋或湖泊現(xiàn)有破冰需求，提出一種安全高效、不損傷船體的連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括支架，機(jī)械臂，測距傳感器，微波加熱器，控制中心。

所述支架,固定在破冰船船體上，連接和支承機(jī)械臂。

所述機(jī)械臂連接、支承微波加熱器，用于調(diào)整微波加熱器的位置和高度，使微波加熱器較為接近但不接觸冰層表面；也用于連接、固定測距傳感器。

所述測距傳感器固定在機(jī)械臂上，位于機(jī)械臂前端，用于獲得冰層表面位置的信息。

所述控制中心，是分析、決策、控制機(jī)構(gòu)，控制中心的輸入端連接測距傳感器以獲得冰層表面位置的信息；輸出端連接機(jī)械臂，控制機(jī)械臂運(yùn)動以調(diào)整微波加熱器到距離冰層表面適當(dāng)?shù)奈恢煤透叨龋豢刂浦行牡妮敵龆诉B接微波加熱器，控制微波加熱器啟動、運(yùn)行、停止。

所述微波加熱器，向小范圍內(nèi)冰層定向發(fā)射微波能量，使冰層內(nèi)的水分子獲得微波能量后升溫，冰層被加熱直至融化，協(xié)助破冰船沿航道切割冰層。

所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)用于融化、切割冰層，輔助破冰船破冰。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)還包括矩陣鍵盤，用于在必要時人工干預(yù)，以替代控制中心分析、決策、控制所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)的啟動、運(yùn)行、停止。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)使用外加電源。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂由三根連桿組成，分別是連桿一、連桿二和連桿三，三根連桿依次首尾相連；其中，連桿一可以受控繞自身作定軸轉(zhuǎn)動；連桿三下端可以受控繞自身作定軸轉(zhuǎn)動?？刂浦行目刂七B桿一、連桿二和連桿三的運(yùn)動，從而調(diào)整微波加熱器到恰當(dāng)?shù)奈恢煤透叨取?/p>

進(jìn)一步，所述測距傳感器是測距雷達(dá)。測距雷達(dá)用于獲得冰層表面位置的信息。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)也用來融化，清除粘附在破冰船船體上的冰雪。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)或安裝、固定在破冰船船首中間，或安裝、固定在破冰船船首兩側(cè)，使用微波加熱器加熱、融化小范圍內(nèi)冰層，同時，通過機(jī)械臂的調(diào)整和移動，配合破冰船的移動，使用微波加熱器的加熱、融化軌跡為線性，最終，將破冰船航道內(nèi)的冰層切割成塊。

所述控制中心包括單片機(jī)，單片機(jī)輸入端連接測距傳感器以獲得冰層表面位置的信息；單片機(jī)輸出端連接機(jī)械臂，控制機(jī)械臂運(yùn)動以調(diào)整微波加熱器到適當(dāng)?shù)奈恢煤透叨?；單片機(jī)輸出端連接微波加熱器，控制微波加熱器啟動、運(yùn)行、停止。

所述單片機(jī)為現(xiàn)有技術(shù)，可以為STC單片機(jī)或PIC單片機(jī)或EMC單片機(jī)或ATMEL單片機(jī)( 51單片機(jī))或PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)等。單片機(jī)中存有事先編好的數(shù)字電路，皆在電腦上用編程語言完成。

本發(fā)明中，根據(jù)破冰機(jī)構(gòu)領(lǐng)域的公知技術(shù)，在必要的地方設(shè)置必要的部件、單元或系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1）所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)，以消耗較少的能量將冰層切割成塊，而不是依靠船身的重力將冰層壓碎。從而有效減小對破冰船的推進(jìn)器及相關(guān)設(shè)施的要求，提高破冰效率。

2）所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)，采用非接觸方式加熱、切割冰層，相對頂撞法、沖撞法、堆積水破冰法對相關(guān)設(shè)施的結(jié)構(gòu)要求更低，更為安全。

附圖說明

圖1 一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)及其破冰船示意圖。

圖2 使用所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)作業(yè)示意圖。

圖中，1 破冰船，2 一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu) ，3 支架，4 機(jī)械臂，4.1 連桿一，4.2 連桿二，4.3 連桿三，5 測距傳感器，6 微波加熱器，7 控制中心，8 矩陣鍵盤，9 冰層，10 冰塊，11 切割線，12航道，13 定軸轉(zhuǎn)動。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖1、2 對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

一艘使用本發(fā)明構(gòu)造的破冰船（1）在冰區(qū)作業(yè)，它的連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)這樣的：如圖1，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）包括支架（3），機(jī)械臂（4），測距傳感器（5），微波加熱器（6），控制中心（7）。

所述支架（3）,固定在破冰船（1）船體上，連接和支承機(jī)械臂（4）。

所述機(jī)械臂（4）連接、支承微波加熱器（6），用于調(diào)整微波加熱器（6）的位置和高度，使微波加熱器（6）較為接近但不接觸冰層（9）表面；也用于連接、固定測距傳感器（5）。

所述測距傳感器（5）固定在機(jī)械臂（4）上，位于機(jī)械臂（4）前端，用于獲得冰層（9）表面位置的信息。

所述控制中心（7），是分析、決策、控制機(jī)構(gòu)，控制中心（7）的輸入端連接測距傳感器（5）以獲得冰層（9）表面位置的信息；輸出端連接機(jī)械臂（4），控制機(jī)械臂（4）運(yùn)動以調(diào)整微波加熱器（6）到距離冰層（9）表面適當(dāng)?shù)奈恢煤透叨龋豢刂浦行模?）的輸出端連接微波加熱器（6），控制微波加熱器（6）啟動、運(yùn)行、停止。

所述微波加熱器（6），向小范圍內(nèi)冰層（9）定向發(fā)射微波能量，使冰層（9）內(nèi)的水分子獲得微波能量后升溫，冰層（9）被加熱直至融化，協(xié)助破冰船（1）沿航道（12）切割冰層（9）。

所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）用于融化、切割冰層（9），輔助破冰船（1）破冰。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）還包括矩陣鍵盤（8），用于在必要時人工干預(yù)，以替代控制中心（7）分析、決策、控制所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）的啟動、運(yùn)行、停止。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）使用外加電源。

進(jìn)一步，所述機(jī)械臂（4）由三根連桿組成，分別是連桿一（4.1）、連桿二（4.2）和連桿三（4.3），三根連桿依次首尾相連；其中，連桿一（4.1）可以受控繞自身作定軸轉(zhuǎn)動（13）；連桿三下端可以受控繞自身作定軸轉(zhuǎn)動（13）?？刂浦行目刂七B桿一（4.1）、連桿二（4.2）和連桿三（4.3）的運(yùn)動，從而調(diào)整微波加熱器到恰當(dāng)?shù)奈恢煤透叨取?/p>

進(jìn)一步，所述測距傳感器（5）是測距雷達(dá)。測距雷達(dá)用于獲得冰層（9）表面位置的信息。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）也可用來融化，清除粘附在破冰船（1）船體上的冰雪。

進(jìn)一步，所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）或安裝、固定在破冰船（1）船首中間，或安裝、固定在破冰船（1）船首兩側(cè)，使用微波加熱器（6）加熱、融化小范圍內(nèi)冰層（9），同時，通過機(jī)械臂（4）的調(diào)整和移動，配合破冰船（1）的移動，使用微波加熱器（6）的加熱、融化軌跡為線性，最終，將破冰船（1）航道（12）內(nèi)的冰層（9）切割成塊。

如圖2，這艘破冰船（1）上共安裝三套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）。其中，破冰船（1）船首正中安裝固定一套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）；破冰船（1）船首兩側(cè)各安裝固定一套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）；這兩套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）是以船中心線為軸對稱的，船首兩側(cè)的兩套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）之間距離大于破冰船（1）船體最寬處。

當(dāng)破冰船（1）在航道（12）內(nèi)向前行進(jìn)時，啟動三套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2），并使其各自的微波加熱器（6）較為接近但不接觸冰層（9）表面，三套所述一種微波融冰連續(xù)破冰機(jī)構(gòu)（2）沿各自的切割線（11）加熱、融化冰層（9），加熱、融化的軌跡為線性，加之破冰船（1）的擠壓，冰層（9）破碎成冰塊（10）。進(jìn)而，被切割破碎的冰塊（10）在破冰船（1）船身擠壓下被推到航道（12）周圍冰層（9）之下（上）。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但可以理解的是，本發(fā)明并不局限于所公開的實(shí)施方式和構(gòu)件，相反，旨在涵蓋包括在所附的權(quán)利要求書的主旨和范圍之內(nèi)的各種改型、特征結(jié)合、等效的裝置以及等效的構(gòu)件。此外，出現(xiàn)在附圖中的各構(gòu)件的特征的尺寸并不是限制性的，其中各構(gòu)件的尺寸可以與描繪在附圖中的構(gòu)件的尺寸不同。因此，本發(fā)明用于覆蓋對本發(fā)明的改型和變形，只要它們均在所附的權(quán)利要求書和它們的等效方案的范圍之內(nèi)即可。