[发明专利]一种极地气垫运输平台装置的除冰系统

说明书

本发明涉及一种极地气垫运输平台装置的除冰系统，包括结冰程度探测器、控制系统、气热防/除冰设备，所述结冰程度探测器探测到迎风结冰后，将温度及结冰程度信息传递给控制系统，所述控制系统依据结冰厚度及环境温度，自动控制气热防/除冰设备，打开导管及螺旋桨处设置的发动机的尾气收集及流量控制阀，同时控制辅助电热除冰装置进行加热及超声波除冰装置以超声波高频振荡，消除冰层与极地气垫运输平台导管及螺旋桨表面的结合力，使得结冰冰层迅速脱离导管及螺旋桨表面。本发明利用尾气余热及超声波结合的方式，可以在不影响总体性能的条件下，快速消除尾导管及螺旋桨处的积冰，而且能量消耗低，创造了经济价值，实现节能的目的。

技术领域

本发明涉及一种冰区气垫破冰运输平台除防冰系统，主要用于气垫破冰运输平台的防除冰，属于极地运输装置的防、除冰技术领域。

背景技术

气垫破冰运输平台在北极区域航行时，由于北极区域气温低，使得气垫船产生的海浪飞沫以及雾、冻雨、雪等在低温情况下很容易形成船舶积冰。在船舶积冰中飞沫积冰是船舶积冰的最主要形式，占到各类冰区船舶积冰影响因数的96.2％。积冰不仅会影响气垫船的稳性浮性加大甲板区域的作业危险，更会对气垫破冰运输平台性能造成严重的危害。在气垫破冰运输平台使用过程中，由于气垫引起的泄流会造成大量飞沫的产生，极易产生飞沫积冰。而目前由于对此类问题重视程度不足，容易出现在设计冰区船舶时忽视船舶积冰对船舶的潜在危害。在已有的极地科学考察设备装置中，常见的除冰措施主要有电伴热系统、蒸汽伴热系统、手动机械除冰等，这些装置存在耗能高、效率低的特点，往往没有效果甚至本身性能受到影响而削减设备性能。因此需要针对冰区气垫平台优化设计提供新的防冰措施与指导。

在气垫破冰运输平台在使用过程中，空气螺旋桨桨叶遇上飞沫积冰会发生推力衰减，螺旋桨效率降低，并伴有由于结冰随机性易引起的桨叶动平衡问题，严重时会发生振动问题导致螺旋桨桨叶损坏。目前广泛的采用热气直吹除防冰装置，即利用发动机热尾气直吹进行除冰，虽然较为简单的利用了发动机余热在除冰、防冰上能量消耗少，但此方法效率低下，其热惯性较大，容易引起螺旋桨后侧冰瘤存在安全隐患。

同时气垫破冰运输平台使用过程中，若导管处积冰不及时清除不仅会大幅降低导管性能，严重的会发生积冰与高速旋转的螺旋桨桨叶剐蹭进而引起螺旋桨断裂的事故。同时运输平台受限于空间及功率的限制，常规船型的电伴热系统等功率消耗过高无法在本平台使用。因此为了运输平台的安全，同时满足运输平台的总体要求，需提出一种新的导管桨叶处的防冰、除冰技术。

超声波作为一种能量形式，在固体介质中传播时会引起机械效应，可通过产生的高频振动在不同物质的粘结界面处瞬间产生持续巨大的剪切力，使粘附的冰层快速破碎，分离。因此，需要对重点区域螺旋桨及喷管处，通过利用发动机尾气余热回收及超声波除冰相结合的方法，可以有效的融冰、除冰。这种方法不仅有效的利用了发动机余热，在除冰、防冰上能量消耗少，同时通过结合超声波除冰方法可迅速将由于热惯性形成的冰块迅速分离。通过结合超声波振动可使得冰块发生振动及在冰块结界区域产生剪切力，使得积冰迅速与螺旋桨及导管分离。

经试验证明采用在冰层与导管表面电加热法可更好的减少结合力，但单独采用电加热法耗能高，速度慢。通过将超声波与电热发相互结合的方法可大幅降低导管桨叶除冰系统所需电能消耗，经计算及试验单独电热丝除冰所需至少2.5kW(28V)的耗能，而通过本方法可降低至耗能不足0.5Kw(28V)，且除冰效果更佳。

发明内容

本发明提出一种极地气垫运输平台装置的除冰装置，采用程序控制器、超声波除冰器、发动机热气输送装置以及导管电加热丝，通过结合发动机尾气余热及超声波高频振荡装置及电加热辅助，能够实现除冰时间短，能耗低同时安全可靠。

为了实现以上的技术目的，本发明采用的技术方案如下：