一种防冰护缆装置及冰区科考船的制作方法

本发明涉及极地海洋科考，具体涉及一种防冰护缆装置及冰区科考船。

背景技术：

1、两极地区蕴含着丰富的自然资源，随着近年来全球气温的升高，极地区域海冰正在不断融化，人们在两极地区的交通及其它活动日益频繁，极地区域的环境越加有利于航运业和能源开发的展开，各个国家对两极地区的探索和研究也越来越深入，包括我国在内的世界各国越来越重视极地科考和开发工作。

2、通过使用科考船下放科考调查仪器设备，如ctd、浮游生物分层取样网、大体积过滤器、水下机器人、下放式多普勒海流剖面仪等，是进行海洋水文、海洋生物、海洋微生物、海洋生态学的重要内容。对极地区域进行上述定点调查作业是人类认识极地、海洋的重要途径。

3、在科考船在极地冰区进行科考调查作业时，设备使用绞车放入漂浮着海冰的海水中，并采用作业舷侧受风，避免设备卷入船底。但是极地区域与常规大洋不同，在极地浮冰区，海冰比水密度轻，集中在水面，海表漂浮着很多破碎的浮冰。船舶水上建筑受风面积较大，常随风漂动；水面的大块浮冰也会随着水流或浮冰漂动，浮冰会被风吹拢向船舷，影响定点作业的绞车缆绳。很多被破冰船刚撞碎的浮冰棱角锋利而结实，相对漂浮运动过程中，浮冰会卡住、切割、磨损缆绳，导致缆绳或者设备受损，对极地浮冰区执行科考定点调查作业造成严重影响。尤其是同轴缆、光电缆造价高，且现场无法修复，一旦缆绳破损对后续科考工作造成严重影响。

4、目前的科考船一般使用月池进行护缆，或者在缆绳上包裹橡胶保护材质。但使用月池，整体造价很高，船体上下贯穿一定尺寸的井道，降低船舶的空间利用率，且对船体结构强度影响较大。使用橡胶等耐磨材质包裹缆绳，一方面缆绳直径变粗，配套绞车、a架尺寸也成倍变大，造价提升较大，另一方面，对于小型碎冰有一定防护效果，但对于大块的浮冰，护缆效果较差，实际使用效果不佳。

5、因此，亟需发明一种适用科考船极地浮冰区定点绞车作业的护缆装置，以解决上述技术问题，降低成本，提高护缆效果。

技术实现思路

1、本发明提供了一种防冰护缆装置及冰区科考船，以提高船舶的空间利用率，同时避免对船体结构强度造成影响，同时防冰护缆装置结构简单，操作方便，能够在降低成本的基础上提高护缆效果。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种防冰护缆装置，适于安装在冰区科考船的船舷上，其主要包括上壳、中壳、下壳和侧门；上壳、中壳和下壳的横截面大致呈槽状，均包括底壁和两侧壁，上壳、中壳和下壳的底壁与两侧壁围成的空间为过缆通道；上壳、中壳、下壳的高度基本相等；中壳位于上壳内部，并能够相对于上壳上下滑动；下壳位于中壳内部，并能够相对于中壳上下滑动；侧门铰接在下壳的一侧壁上，能够打开和关闭下壳两侧壁形成的侧面开口；还包括驱动中壳和下壳上下滑动的驱动装置；下壳的两侧壁上均设有竖向的导条，中壳的两侧壁上均设有竖向的第一导槽，上壳的两侧壁上均设有竖向的第二导槽；导条7位于第一导槽的内部并与之配合，以提供下壳相对于中壳上下滑动时的导向；第一导槽位于第二导槽的内部并与之配合，以提供中壳相对于上壳上下滑动时的导向；上壳的底壁外表面上部设置有固定装置，固定装置用于将防冰护缆装置固定于冰区科考船的船舷上，固定装置包括挂钩部和螺栓。

4、进一步，还包括顶盖，顶盖铰链在上壳的底壁顶端。

5、进一步，驱动装置包括位于中壳底壁上端的第一电机、第一齿轮，以及位于下壳底壁上端的第二电机、第二齿轮；上壳底壁内侧面上设置有与第一齿轮啮合的第一齿条，中壳底壁内侧面上设置有与第二齿轮啮合的第二齿条。

6、进一步，中壳的底壁上端设有第一安装板，第一电机安装在第一安装板上；下壳的底壁上端设有第二安装板，第二电机安装在第二安装版上。

7、进一步，上壳的底壁内表面的上部和下部分别设置有第一上限位传感器和第一下限位传感器，中壳的底壁内表面的上部和下部分别设置有第二上限位传感器和第二下限位传感器。

8、进一步，下壳的底壁和两侧壁、以及侧门的底部内表面均设置滚轮，在侧门关闭的情况下能够在下壳底部形成全方位滚轮结构，以在放缆过程中对缆绳进行保护。

9、进一步，还包括控制装置，第一电机、第二电机、第一上限位传感器、第一下限位传感器、第二上限位传感器和第二下限位传感器均与控制装置信号连接；控制装置能够根据控制指令控制第一电机和第二电机的启动和停止，从而控制中壳和下壳的上下滑动；当中壳的底壁顶端运动到第一上限位传感器或第一下限位传感器位置处时，控制装置能够自动控制第一电机停止；当下壳的底壁顶端运动到第二上限位传感器或第二下限位传感器位置处时，控制装置能够自动控制第二电机停止。

10、进一步，下壳上设置有自动打开、关闭侧门的侧门驱动装置，侧门驱动装置与控制装置信号连接。

11、进一步，侧门与下壳相铰接的相对一侧设置有推板和限位结构；推板与侧门一侧相铰接，限位结构使得在侧门打开过程中推板与侧门相平行，在侧门关闭过程中推板与侧门相垂直。

12、一种具有防冰护缆装置的冰区科考船，防冰护缆装置固定在冰区科考船的船舷上。

13、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

14、（1）本发明的防冰护缆装置，包括上壳、中壳、下壳和侧门；中壳位于上壳内部，并能够相对于上壳上下滑动，下壳位于中壳内部，并能够相对于中壳上下滑动。通过上述滑动结构，使得防冰护缆装置在收缩状态缩小体积，一方面便于安装和放置，另一方面在收缩状态下防冰护缆装置位于海平面上，能够减小航行阻力。通过上述滑动结构，还可以根据船舷相对于海平面的高度调整防冰护缆装置展开状态下的高度，保证防冰护缆装置展开状态下底部位于海平面以下。

15、（2）本发明适用科考船极地浮冰区定点绞车作业护缆装置，侧门的设置方便开闭，便于将缆绳纳入上壳、中壳和下壳围合的过缆通道中。侧门开启的过程中可以清空周围的浮冰，侧门关闭后可以将缆绳限制在护缆装置内部，此时该护缆装置转化为一个巨大的保护罩，避免缆绳受浮冰影响受损。

16、（3）本发明的防冰护缆装置，可以通过固定装置安装在科考船侧面的船舷上，拆装方便。且提高了船舶的空间利用率，对船体结构强度影响较小。

17、（4）本发明的防冰护缆装置，由于推板和限位结构的存在，在侧门打开过程中推板与侧门相平行，能够扩大侧门打开过程中浮冰的清理区域，而在侧门关闭过程中推板与侧门相垂直，能够最大程度上避免将浮冰带入到过缆通道区域。

技术特征：

1.一种防冰护缆装置，适于安装在冰区科考船的船舷上，其主要包括上壳（2）、中壳（3）、下壳（4）和侧门（5）；上壳（2）、中壳（3）和下壳（4）的横截面大致呈槽状，均包括底壁和两侧壁，上壳（2）、中壳（3）和下壳（4）的底壁与两侧壁围成的空间为过缆通道；上壳（2）、中壳（3）、下壳（4）的高度基本相等；

2.根据权利要求1所述的防冰护缆装置，其特征在于：还包括顶盖（1），顶盖（1）铰链在上壳（2）的底壁顶端。

3.根据权利要求1所述的防冰护缆装置，其特征在于：驱动中壳（3）和下壳（4）上下滑动的驱动装置包括位于中壳（3）底壁上端的第一电机（10）、第一齿轮（11），以及位于下壳（4）底壁上端的第二电机（20）、第二齿轮（21）；上壳（2）底壁内侧面上设置有与第一齿轮（11）啮合的第一齿条（12），中壳（3）底壁内侧面上设置有与第二齿轮（21）啮合的第二齿条（22）。

4.根据权利要求3所述的防冰护缆装置，其特征在于：中壳（3）的底壁上端设有第一安装板，第一电机（10）安装在第一安装板上；下壳（4）的底壁上端设有第二安装板，第二电机（20）安装在第二安装版上。

5.根据权利要求3所述的防冰护缆装置，其特征在于：上壳（2）的底壁内表面的上部和下部分别设置有第一上限位传感器（13）和第一下限位传感器（14），中壳（3）的底壁内表面的上部和下部分别设置有第二上限位传感器（23）和第二下限位传感器（24）。

6.根据权利要求1所述的防冰护缆装置，其特征在于：下壳（4）的底壁和两侧壁、以及侧门（5）的底部内表面均设置滚轮（6），在侧门关闭的情况下能够在下壳底部形成全方位滚轮结构，以在放缆过程中对缆绳进行保护。

7.根据权利要求3所述的防冰护缆装置，其特征在于：还包括控制装置，第一电机（10）、第二电机（20）、第一上限位传感器（13）、第一下限位传感器（14）、第二上限位传感器（23）和第二下限位传感器（24）均与控制装置信号连接；控制装置能够根据控制指令控制第一电机（10）和第二电机（20）的启动和停止，从而控制中壳（3）和下壳（4）的上下滑动；当中壳（3）的底壁顶端运动到第一上限位传感器（13）或第一下限位传感器（14）位置处时，控制装置能够自动控制第一电机（10）停止；当下壳（4）的底壁顶端运动到第二上限位传感器（23）或第二下限位传感器（24）位置处时，控制装置能够自动控制第二电机（20）停止。

8.根据权利要求7所述的防冰护缆装置，其特征在于：下壳（4）上设置有自动打开、关闭侧门（5）的侧门驱动装置，侧门驱动装置与控制装置信号连接。

9.根据权利要求1所述的防冰护缆装置，其特征在于：侧门（5）与下壳（4）相铰接的相对一侧设置有推板（51）和限位结构（52）；推板（51）与侧门（5）一侧相铰接，限位结构（52）使得在侧门（5）打开过程中推板（51）与侧门（5）相平行，在侧门（5）关闭过程中推板（51）与侧门（5）相垂直。

10.一种具有如权利要求1-9任一项所述的防冰护缆装置的冰区科考船，其特征在于：防冰护缆装置固定在冰区科考船的船舷上。

技术总结本发明涉及一种防冰护缆装置及冰区科考船，其主要包括上壳、中壳、下壳和侧门；上壳、中壳和下壳均包括底壁和两侧壁，上壳、中壳和下壳的底壁与两侧壁围成的空间为过缆通道；中壳位于上壳内部，并能够相对于上壳上下滑动；下壳位于中壳内部，并能够相对于中壳上下滑动；侧门铰接在下壳的一侧壁上，能够打开和关闭下壳两侧壁形成的侧面开口；上壳的底壁外表面上部设置有固定装置，固定装置用于将防冰护缆装置固定于冰区科考船的船舷上。本发明的防冰护缆装置可以根据船舷相对于海平面的高度调整展开状态下的高度，侧门开启的过程中可以清空周围的浮冰，侧门关闭后可以将缆绳限制在护缆装置内部，避免缆绳受浮冰影响受损。技术研发人员：陈清满,何剑锋,赵炎平,王硕仁,许浩,蓝木盛,杨博受保护的技术使用者：中国极地研究中心（中国极地研究所）技术研发日：技术公布日：2024/5/16