Способ плавания судов в ледовых условиях

 

Изобретение относится к области судостроения и мореплавания в полярных районах и может быть использовано при создании и эксплуатации подводно-надводных транспортных судов ледового плавания. Способ плавания подводных судов в ледовых условиях включает движение судна в надводном положении, взламывание ледяного покрова снизу наклонной конической поверхностью носовой части, а при необходимости поворота по курсу перекладку вертикального руля и взлом снизу кромки ледяного канала за счет клинообразной формы бортов. При встрече с торосом притапливают нос судна с помощью цистерн, увеличивают осадку и дифферент судна до полного его погружения, двигаются в подводном положении, огибая подводную часть тороса, сохраняют небольшую плавучесть и продолжают движение судна, скользя палубой по склонам ледяных килей. Для облегчения поворота в надводном положении притапливают корму, обеспечивая в момент начала поворота его проскальзывание под кромку льда, переводят дифферент на нос путем управления балластом, подламывают кормой кромку ледяного канала снизу. Для усиления эффекта подламывания льда как при прямом движении, так в процессе поворота, создают принудительную вибрацию носовой оконечности с помощью вибрационного устройства, а также подают и стравливают сжатый воздух в носовую или кормовую балластные цистерны. Достигается увеличение ледопроходимости подводного судна. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения для полярных районов и может быть использовано при проектировании и эксплуатации подводных транспортных судов ледового плавания.

Известен способ, когда подводные лодки и суда при перевозке грузов преодолевают ледовые препятствия, в т.ч. ледяные поля, в подводном положении (см. , например, С.Н. Климашевский. Концепция арктического подводного транспортного флота. Изв. вузов. Мат.- 1998, N 6, с. 73-81, 147, 150), плавая на безопасной глубине, превышающей максимальную для данного района осадку ледяных образований (торосов, айсбергов). Очевидно, что преодоление ледяных полей подводным судном в подводном положении требует достаточной глубины моря (обычно не менее 70-100 м). Вместе с тем, для подводных транспортных судов необходим заход в порты с замерзающей акваторией и мелководными путями подхода, что делает встречу с ледяными полями на мелководье неизбежной, при этом экономически целесообразно обойтись без ледокольной поддержки. Таким образом, необходимо обеспечить ледопроходимость подводного судна в условиях мелководья в непосредственным контакте со льдом.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ преодоления ледяных полей подводным судном ледового плавания по патенту России N 2086460 от 08.02.95, кл. В 63 В 35/08.

Для преодоления ледяного поля на мелководье указанное судно плавает в надводном положении с продутыми цистернами главного балласта, взламывает лед снизу носовой частью за счет наклонной поверхности конической формы, при этом за счет клиновидной формы бортов льдины соскальзывают на седловидную поверхность и распределяются вдоль бортов, а за счет уширения ватерлинии в носовой части образуется свободный от льда канал, способствующий уходу льдин под лед в сторону от кромки канала. При необходимости поворота по курсу перекладывают вертикальный руль, корма подходит к кромке канала и за счет клинообразной формы корпуса взламывает снизу кромку канала.

Указанный способ преодоления ледяного поля подводным судном данной конструкции имеет следующие недостатки.

1. Судно находится в надводном положении (т.е. с полностью продутыми цистернами главного балласта) и, имея большую площадь ватерлинии и большую продольную остойчивость, практически лишено возможности дифферентоваться (увеличивать осадку) на нос, уступая давлению склона ледяного киля и подламывать лед снизу в случае контакта подводной частью носовой оконечности с подводной частью тороса (ледяного киля), что приведет к заклиниванию носовой оконечности в ледяном киле. Какие-либо мероприятия, облегчающие разрушение льда носовой оконечностью, в прототипе отсутствуют. Таким образом, применение судна - прототипа по указанному в патенте способу обеспечивает хорошую ледопроходимость только в условиях относительно ровного льда.

2. При встрече с непреодолимой грядой торосов на мелководье для дальнейшего движения судна требуется ледокольная поддержка.

3. Разворот судна по курсу с подламыванием кормой кромки ледяного канала снизу представляется затруднительным из-за большой протяженности зоны контакта кормы с кромкой льда и соответственно большого усилия, необходимого для взламывания кромки льда (особенно, учитывая небольшое усилие на вертикальном руле на малом ходу судна).

Задачей настоящего изобретения является увеличение ледопроходимости подводного судна по сравнению с надводным ледоколом и его поворотливости во льдах, т. е. улучшение эксплуатационных характеристик судна в ледовых условиях на мелководье.

Эта задача достигается тем, что при использовании известного (указанного выше) подводного судна ледового плавания не всплывают в полностью надводное положение, а удаляют балласт лишь частично, обеспечивая минимальную плавучесть с центром, смещенным к носовой части, необходимую только для компенсации вертикального усилия и дифферентующего момента, возникающих при взламывании ледяного покрова носовой частью. Небольшая плавучесть судна и соответственно уменьшенные площадь ватерлинии и продольная остойчивость позволяют использовать дифферентную и уравнительную систему подводного судна для создания осадок носом и кормой, наилучших для взаимодействия со льдом. При встрече с непреодолимой для надводного движения преградой в виде гряды торосов создают дифферент на нос и увеличивают глубину погружения судна и осадку носом до тех пор, пока судно не погрузится, двигаясь уже в подводном положении, огибая подводную часть тороса (ледяной киль). Далее продолжают движение судна, сохраняя небольшую плавучесть, скользя палубой по склонам ледяных килей и подламывая частично нижние части килей, до окончания торосистого участка. При этом необходимая глубина моря значительно меньше той, что требуется для безопасного подводного плавания. Кроме того, верхняя часть кормовой оконечности выполняется в виде плавно уходящей вниз палубы с плоской частью, что позволяет при повороте, создавая дифферент на корму, облегчить проскальзывание кормы под воду, а затем после перевода дифферента на нос эффективно подламывать кромку ледяного канала снизу. Для усиления эффекта такого маневра для подламывания льда и для избежания заклинивания используют: 1) принудительную вибрацию носовой оконечности, создаваемую вибрационным устройством, для предварительного контактного раздробления льда и его ослабления (см. Ревнивцев В.И. и др. Вибрационная дезинтеграция твердых материалов, М. : Недра, 1992. Раздел 5: Вибрационные дробилки); 2) кратковременную подачу воздуха в носовую или кормовую цистерны главного балласта с последующим их заполнением.

На чертеже показан вид судна сбоку. При движении судна в ледовых условиях на мелководье судно взламывает ледяной покров носовой частью 1, как это указано в прототипе. При встрече с ледяным килем 2 носовая часть 1 под действием увеличивающейся топящей силы от давления склона ледяного киля 2 притапливается и продолжает подламывать лед снизу или проскальзывает под ледяным килем 2 за счет тяги винтов и увеличения осадки на нос за счет управления балластом дифферентных цистерн 3, 4 и уравнительной цистерны 5. Благодаря расположению палубы 6 ниже носовой части палуба проходит под ледяным килем 2 беспрепятственно. В случае форсирования протяженного торосистого участка возможно и дальнейшее движение судна в приледненном положении без взламывания льда при управлении плавучестью судна за счет указанных маневренных цистерн 3, 4, 5. В случае невозможности преодоления очередного ледяного киля включают вибрационное устройство (размещенное в носовой части 1), а при необходимости также подают воздух в носовую цистерну 7, взламывают лед за счет вибрационного раздробления льда и увеличения плавучести, затем вентилируют цистерну. В тяжелых льдах эту процедуру повторяют неоднократно: для создания первичных трещин, взламывания покрова и освобождения от обломков льда. При повороте по курсу перекладывают вертикальный руль 8 и притапливают корму 9 путем управления балластом дифферентных цистерн 3, 4, облегчая ее проскальзывание под кромку льда с дальнейшим взломом кромки после отхода дифферента. Разрушение льда также можно облегчить включением вибрационного устройства и подачей воздуха в кормовую цистерну главного балласта с последующей ее вентиляцией, повторяя эту процедуру при необходимости.

Как видно из представленного описания, предлагаемый способ позволяет увеличить ледопроходимость подводного судна (в т.ч. на мелководье) за счет: 1) использования вибрационного устройства и балластных цистерн для разрушения льда; 2) способности продвигаться в сплошных льдах и обходить непреодолимых гряд торосов в подводном приледненном положении; 3) форсировать ледяные преграды при глубине моря, меньшей допустимой для плавания судна в подводном положении в ледовых условиях. Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно увеличить поворотливость судна в контакте со льдом также за счет использования вибрационного устройства и балластных цистерн и особой геометрии верхней части кормовой оконечности.

Формула изобретения

Способ плавания подводных судов в ледовых условиях, включающий движение судна в надводном положении, взламывание ледяного покрова снизу наклонной конической поверхностью носовой части, притапливание разрушенного льда в виде отдельных льдин под кромку канала, при необходимости поворота по курсу перекладку вертикального руля и взлом снизу кромки ледяного канала за счет клинообразной формы бортов, отличающийся тем, что при движении в ровном льду удаляют часть балласта из носовых балластных цистерн судна для компенсации вертикального топящего усилия от взламывания льда, при встрече с торосом притапливают нос судна с помощью дифферентных и уравнительных цистерн, а также цистерн главного балласта, увеличивают осадку и дифферент судна до полного его погружения, продолжают движение в подводном положении, огибая подводную часть торосов, сохраняют небольшую плавучесть, продолжают движение судна, скользя палубой по склонам ледяных килей и подламывая частично нижние их части, продолжают движение в подводном приледненном положении до окончания торосистого участка, при повороте по курсу в надводном положении притапливают корму путем управления балластом, обеспечивая в момент начала поворота ее проскальзывание под кромку льда, переводят дифферент на нос путем управления балластом, подламывают кормой кромку ледяного канала снизу, для усиления эффекта разрушения льда как при прямом движении, так и в процессе поворота, включают вибрационное устройство в носовой оконечности для разрушения льда, подают и стравливают сжатый воздух из носовой или кормовой цистерны главного балласта.

РИСУНКИ

Рисунок 1