破冰船设计

新概念船桥设计大赛作品申报表

项目背景

2013年12月25日，“雪龙”号接到一艘俄罗斯客船在南极冰区遇险的求救信号，“雪龙”号破冰船船随即全速前往救援，破冰是救援的关键。2014年"岁月"号在转舵时由于角度太大、速度过快,导致本来重心就不稳的船体倾斜浸水进而沉没，稳性不足导致事故发生，救援的船因为救援时间不够恰当，导致很多人冻死，速度限制导致错过了救援的最好时机。最新一项报告显示全球海上船舶排放的颗粒污染物总量相当于全球汽车所排放颗粒污染物的一半，已经成为严重的空气污染源，耗能少、污染小船舶绝对是研究的焦点。综合以上需求，我们决定设计出一种具有安全、高速、节能的破冰船以满足救援工作的顺利展开。

项目简介

由于船舶稳定性不足、速度受到限制、能源供应不足导致的船舶安全事故历历在目，让国家和人们痛心不已。

为了让破冰船在严寒危险地区安全工作，设计的船舶必须具有高速、稳定、能持续长时间工作。为此我们小组特地设计了“三体地效翼破冰船”，它在往常的破冰船的基础上做出了很大的改进。首先它是一个三体船，甲板面积变大，便于航行布置；其次，它以太阳能发电板为辅助动力装置，有效地节约了能源，让污染变少，航行时间加长；同时它的左右辅助船体上有四个螺旋桨，能够有效控制进退、转向和增加航速；此外它还有气囊装置、四个储水仓，最后它的主体船是飞机和船体的完美结合。研究和开发三体地效翼破冰船具有很强的实际意义，是我们值得为之奋斗的方向。

一、作品基本信息

作品简况

作品名称三体直升翼破冰船

“三体直升翼破冰船”是飞机与船舶的完美结合体，具有高速、节能、稳定、安全等多方面优势。

首先，它是由两个辅助船体和一个主船体组成。在辅助船体上，前面各有一个置空的螺旋桨，后面各有一个置于水里的螺旋桨，其次在侧面有一个舷外储水仓；在主体船上，前后各有一个大的储水仓，尾部有一个置水的螺旋桨，尾部船舱上有一个船翼，辅助船体上面有太阳能发电板，船翼后面有喷气设备。

其次，在整个船体的表层内部装有分段气囊，当船体发生漏水时，漏水部分的气囊就会填充鼓起能够有效阻止水的进入，保证了安全性。

最后，船在破冰过程中船体与冰块不断挤压，破冰船体结构都会特别加强，水线以下外壳板加厚，肋骨布置较密。

1、作品背景及研究意义

作品背景：

结合目前市场需求，急需研制出一种具有高速、稳定、能持续长时间工作的破冰船。

通过查看资料、分析数据、互相讨论，最后得出了“三体直升翼破冰船”的设计原理。它能够适应在恶劣的环境安全工作，保证救援工作和科研工作的顺利展开。

研究意义：

首先，它具有强大的动力推进装置，保证了航行时的高速性，在救援工作方面，速度就是生命。

其次，从破冰角度来看，面对较薄的冰层，可以通过向主体船后储水仓注水，使船前倾，在将水送到前储水仓，压载式破冰；面对较厚的冰层，可以开动左右辅助船体前面的螺旋桨，使船后退，再开启后面的喷气装置和三个螺旋桨，使船高速向前行驶，利用惯性冲击冰层，达到破冰效果。

此外，可以调节左右储水仓的水位来实行船体的左右摆动，压破周围冰层，开辟一条航道。

此外，从稳定性来看，稳定性是一个船的咽喉，只有稳定才能安全。三体船与水接触面积较大，有利于船体的稳定；而且采用分段气囊，防止漏水后因船体倾斜造成悲剧事故。

最后，从节能减排的角度看，利用太阳能发电板发电，有效节约能源。

既能创造经济效益，还能保护环境。

2、作品研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

目标: 设计出一种具有高速型、稳定型、节能型以及能长时间在恶劣的环境下工作的破冰船。

研究内容：从高速性角度，增加螺旋桨个数和喷气设备。

从稳定性角度，采用三体船结构和节段气囊，增加了接触面积和

有效防止漏水造成倾斜沉船。

从控制转向和进退方面，采用开启不同个数和位置的螺旋桨。

从节能方面，采用太阳能发电板为辅助发电装置。

拟解决的问题：1、解决由于船速受到限制、稳定性不够，而造成救援工作不

能顺利进行。

2、解决由于工作区域受到限制而造成不能深入展开科学研

究。

3、一定程度上解决环境污染问题。

4、作品的可行性分析：

目前人们已经掌握了建造三体船的技术，在当代船舶与飞机技术都比较成熟的今天，完成二者的融合是很有可能的。此外，太阳能发电技术已经得到广泛运用；从破冰方式角度，在传统压载水破冰方法上，另外采用后退冲击式破冰，别具一格；在环保和经济效益方面都具有和强的实际意义。

5、作品的创新之处（50字以内）

1、采用三体船。

2、飞机与船舶的完美结合体。

3、节段气囊、喷气设备、五个螺旋桨（控制速度和航向）。

4、太阳能发电板辅助发电装置。

5、压载水破冰、后退冲击破冰。

图(1)

图(2)

三体直升翼破冰船侧视图

三体直升翼破冰船俯视图