Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях



Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях
Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях
Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях

 


Владельцы патента RU 2549739:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к области судостроения, более конкретно - к ледокольным судам и буксирам, предназначенным для эксплуатации во льдах в условиях мелководных акваторий. Ледокольное судно содержит корпус с кормовым подзором санного типа и размещенный в кормовом подзоре движительно-рулевой комплекс, включающий два побортно установленных гребных движителя, а также две полноповоротные винторулевые колонки (ВРК), оснащенные тянущими гребными винтами и размещенные симметрично диаметральной плоскости судна. Кормовой подзор судна в районе конструктивной ватерлинии (КВЛ) имеет ледокольную форму с выраженной клиновидностью с углом заострения по КВЛ, составляющим 90-180°, и с наклоненной под углом не менее 30° к вертикали поверхностью. Ледозащитный козырек образован по периметру кормового подзора, имеет клиновидную форму поперечного сечения, не выступает за корпус судна и выполнен заходящим в носовом направлении за плоскость дисков гребных движителей судна на величину, не превышающую двух диаметров упомянутых движителей, и имеет высоту, при которой нижняя кромка козырька в корме отстоит вверх от осей вращения гребных винтов ВРК не менее чем на половину радиуса этих гребных винтов. Изобретение обеспечивает улучшение маневренных качеств судна в стесненных условиях во льдах и повышение эффективности борьбы с прососом воздуха. 3 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к ледокольным судам и буксирам, предназначенным для эксплуатации во льдах в условиях мелководных акваторий.

В условиях покрытых льдом мелководных акваторий основной проблемой является обеспечение судна требуемой тягой для преодоления сил ледового сопротивления при ограниченной осадке, что обуславливает ограничение диаметра гребных винтов и величины эффективно перерабатываемой ими мощности.

Ограничение по уровню перерабатываемой движителем мощности при заданном его диаметре существует даже при большом заглублении. Оно обусловлено наличием предела мощности, когда при фиксированном диаметре гребных винтов (ГВ) происходит развитие интенсивной кавитации, приводящей к резкому падению тяги винтов и значительному увеличению нестационарных гидродинамических сил и вибрации. Требование получения максимально возможной тяги движителей для достижения наибольшей ледопроходимости судна приводит к тому, что практически на всех ледоколах существует кавитация в первой стадии, которая еще не приводит к снижению тяги движителя. С уменьшением осадки судна кавитационные явления интенсифицируются из-за ограничения диаметра ГВ и его приближения к свободной поверхности воды, а также появляется дополнительная опасность прососа воздуха к ГВ (явление аэрации).

Известно мелкосидящее ледокольное судно (типа «Капитан Евдокимов». - «Средства продления навигации на внутренних водных путях», В.А. Зуев, «Судостроение», 1986, стр.47) для работы на мелководье, принятое за прототип, содержащее четыре традиционных гребных винта, установленных на валах симметрично относительно диаметральной плоскости (ДП) судна (по два в направлении каждого борта), и два руля, расположенные за центральными ГВ, составляющие в совокупности движительно-рулевой комплекс, размещенный в кормовом подзоре судна. При этом концевые кромки гребных винтов не выходят за пределы уровня основной плоскости судна по высоте и конструктивной ватерлинии (КВЛ) по ширине в месте их расположения.

Однако движительно-рулевой комплекс известного ледокольного судна не обеспечивает ему достаточной маневренности для проведения ледовых операций в стесненных условиях, особенно при операциях у морских нефтегазовых сооружений. Его кормовая оконечность не приспособлена для длительной работы по разрушению льда на заднем ходу, наличие рулей уменьшает ходкость во льдах на заднем ходу и часто приводит к их повреждению, кроме того, гребные винты плохо защищены от ледовых нагрузок. На заднем ходу такое судно неустойчиво на курсе и плохо управляемо. Также на определенных режимах работы движителей возможен просос воздуха в область работы ГВ.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение на переднем и на заднем ходу маневренных качеств судна в стесненных условиях во льдах и, в том числе, на чистой воде, повышение его ледовых качеств, а также улучшение эффективности борьбы с прососом воздуха в область расположения работающих гребных винтов ВРК и гребных движителей судна.

Для этого ледокольное судно для работы приемущественно в мелководных замерзающих акваториях, содержащее корпус с кормовым подзором санного типа, имеющим плоское днище и ледозащитный козырек по периметру подзора, и размещенный в кормовом подзоре движительно-рулевой комплекс, включающий два побортно установленных на валах симметрично диаметральной плоскости судна гребных движителя, расположенный по высоте судна так, что концевые кромки движителей не выходят за пределы уровня основной плоскости судна и конструктивной ватерлинии в месте расположения ГВ, по изобретению оборудовано двумя полноповоротными винторулевыми колонками (ВРК), оснащенными тянущими гребными винтами, установленными на валах винторулевых колонок перед их гондолами с не выступающими за пределы основной плоскости судна концевыми кромками лопастей, и размещенными симметрично относительно диаметральной плоскости судна со смещением в корму так, что отстояние дисков гребных винтов ВРК от дисков побортно установленных гребных движителей судна составляет не более величины диаметра этих движителей и обеспечивается при этом бесконтактный с гребными движителями судна поворот ВРК на 360° вокруг своих осей. Кормовой подзор судна в районе конструктивной ватерлинии имеет ледокольную форму с выраженной клиновидностью с углом заострения по КВЛ, составляющим 90-180°, и с наклоненной под углом не менее 30° к вертикали поверхностью. Ледозащитный козырек кормового подзора, имеющий клиновидную форму поперечного сечения, не выступает за корпус судна и выполнен заходящим в носовом направлении за плоскость дисков побортно установленных гребных движителей судна на величину, не превышающую двух диаметров упомянутых движителей. При этом он имеет высоту, при которой нижняя кромка козырька в корме отстоит вверх от осей вращения гребных винтов ВРК не менее чем на половину радиуса этих гребных винтов.

Благодаря оснащению ледокольного судна полноповоротными винторулевыми колонками существенно улучшается маневренность судна при той же эффективной мощности, обеспечивается устойчивость движения судна на курсе и управляемость на заднем ходу.

Расположение гребных движителей традиционного типа по бортам ледокольного судна, а полноповоротных ВРК - вблизи ДП судна, обеспечивает улучшение условий работы ВРК путем их защиты от возможного попадания на них крупных ледовых образований вращающимися наружу бортовыми движителями, отбрасывающими большую часть разломанного корпусом судна льда в стороны.

Расположение дисков ГВ ВРК и дисков гребных движителей судна на расстоянии друг от друга, не превышающем одного диаметра гребного движителя судна, позволяет минимизировать влияние на ВРК нестационарных гидродинамических сил от струй побортно расположенных гребных движителей судна.

Оснащение ВРК тянущими гребными винтами позволяет улучшить ледокольные качества судна в особенности на заднем ходу и защищает стойки ВРК от повреждений.

Ледокольная форма кормового подзора с выраженной клиновидностью и с наклонной под углом не менее 30° к вертикали поверхностью при движении на заднем ходу способствует разрушению льда изгибом, раздвиганию и притапливанию секторов льда, что улучшает ледовые качества на заднем ходу.

Ледозащитный козырек с поперечным сечением клиновидной формы, установленный не выступающим за корпус судна на всех ватерлиниях и заходящим в нос за диски гребных движителей судна, более эффективно препятствует возникновению аэрации (прососу воздуха), а также способствует разрушению ледяного покрова.

Отстояние нижней кромки козырька вверх от осей вращения гребных винтов ВРК не менее чем на половину радиуса этих гребных винтов позволяет минимизировать ухудшение тяговых характеристик движетельно-рулевого комплекса из-за попадания козырька в струи движителей.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически изображено предлагаемое ледокольное судно для работы в мелководных замерзающих акваториях; на фиг.2 - вид на судно на фиг.1 с кормы; на фиг.3 - вид со стороны днища на судно на фиг.1.

Ледокольное судно (фиг.1-3) содержит корпус 1, имеющий кормовой подзор 2 с ледозащитным козырьком 3, размещенный в кормовом подзоре 2 движительно-рулевой комплекс судна, включающий два побортно расположенных традиционных гребных движителя судна 4, установленных на валах 5, и установленные на корпусе 1 судна две полноповоротные винторулевые колонки 6 с гребными винтами 7.

Кормовой подзор 2 имеет выраженную клиновидность с углом заострения θ по КВЛ 90°≤θ≤180° (фиг.3) и наклоненную под углом α≥30° к вертикали поверхностью (фиг.1).

Ледозащитный козырек 3 имеет в корме высоту, при которой расстояние h от нижней кромки козырька 3 до оси вращения ГВ 7 ВРК 6 (фиг.1, 2) не превышает половины радиуса (четверти диаметра D2) ГВ 7 ВРК 6 (фиг.3). При этом козырек установлен заходящим в носовом направлении за диски гребных движителей 4 судна на расстояние L1, не превышающее двух диаметров D1 гребных движителей 4 судна (фиг.1).

ВРК 6 расположены симметрично ДП судна со смещением в корму от уровня плоскости дисков гребных движителей 4 судна на расстояние L2, обеспечивающее свободный поворот на 360° ВРК 6 вокруг своих вертикальных осей поворота 8 без контакта с обоими гребными движителями 4 судна. Кроме того, отстояние d дисков ГВ 7 ВРК 6 от гребных движителей 4 судна не превышает диаметра D1 гребных движителей 4 судна (фиг.3).

При этом гребные движители 4 судна и ГВ 7 ВРК 6 расположены по высоте судна таким образом, что концевые кромки лопастей всех движителей 4, 7 при этом не выходят за пределы уровня основной плоскости 9 судна (фиг.1).

Эксплуатация предлагаемого ледокольного судна в замерзающих мелководных акваториях осуществляется следующим образом.

При движении ледокольного судна в ледовом поле передним ходом образующиеся при этом секторы льда притапливаются корпусом 1 судна, формируя на поверхности корпуса 1 судна так называемую «ледовую рубашку». Двигаясь по бортам и днищу судна, льдины всплывают в районе кормы в основном со стороны бортов. При этом большие обломки льдин основной массы «ледовой рубашки» наталкиваются на побортно расположенные традиционные гребные движители 4 судна, которые, вращаясь, фрезеруют льдины и отбрасывают основную массу обломков льдин в стороны от расположенных за ними вблизи ДП судна ВРК 6. В результате этого количество обломков льда, попадающих на ВРК 6, снижается в несколько раз, причем после фрезерования и раскалывания они имеют меньшую массу, вследствие чего уменьшается интенсивность ледовых нагрузок на ВРК 6, и соответственно возрастает надежность их работы. При этом ледозащитный козырек 3 защищает бортовые гребные движители 4 судна и ГВ 7 ВРК 6 от окружающего судно льда при маневрировании, а также препятствует прососу воздуха к гребным движителям 4 судна и к гребным винтам 7 ВРК 6.

При движении ледокольного судна в ледовом поле на заднем ходу за счет оптимизированной формы кормовой оконечности осуществляется разрушение ледяного покрова изгибом, благодаря чему уменьшаются энергозатраты на ломку льда, и образующиеся при этом секторы льда раздвигаются, а попавшие из них в кормовой подзор 2 фрезеруются тянущими гребными винтами 7 ВРК 6 и отбрасываются в стороны за пределы корпуса 1 и бортовых гребных движителей 4 судна, расположенных на валах 5. В результате лед не скапливается перед кормой, а судно имеет устойчивый ход. При этом ледозащитный козырек 3 эффективно ломает лед и препятствует аэрации в области работы ГВ 7 ВРК 6 и гребных движителей 4 судна.

Предлагаемое ледокольное судно для работы в мелководных замерзающих акваториях обладает улучшенными маневренными и ледовыми качествами как на переднем, так и на заднем ходу, что выгодно отличает его от прототипа.

Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях, содержащее корпус с кормовым подзором санного типа и имеющим плоское днище и ледозащитный козырек по периметру подзора, и размещенный в кормовом подзоре движительно-рулевой комплекс, включающий два побортно установленных на валах симметрично диаметральной плоскости судна гребных движителя, расположенный по высоте судна так, что концевые кромки движителей не выходят за пределы уровня основной плоскости судна и конструктивной ватерлинии в месте расположения гребных винтов, отличающееся тем, что оно оборудовано двумя полноповоротными винторулевыми колонками, оснащенными тянущими гребными винтами, установленными на валах винторулевых колонок перед их гондолами с не выступающими за пределы основной плоскости судна концевыми кромками лопастей, и размещенными симметрично относительно диаметральной плоскости судна со смещением в корму так, чтобы отстояние дисков их гребных винтов от дисков побортно установленных гребных движителей судна составляло не более величины диаметра этих движителей и обеспечивался при этом бесконтактный с гребными движителями судна поворот винторулевых колонок на 360° вокруг своих осей, при этом кормовой подзор судна в районе конструктивной ватерлинии имеет ледокольную форму с выраженной клиновидностью с углом заострения по конструктивной ватерлинии, составляющим 90-180°, и с наклоненной под углом не менее 30° к вертикали поверхностью, а ледозащитный козырек кормового подзора имеет клиновидную форму поперечного сечения, установлен в кормовом подзоре не выступающим за корпус судна и заходящим в носовом направлении за плоскость дисков побортно установленных гребных движителей судна на величину, не превышающую двух диаметров упомянутых движителей, и имеет высоту, при которой нижняя кромка козырька в корме отстоит вверх от осей вращения гребных винтов винторулевых колонок не менее чем на половину радиуса этих гребных винтов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для подачи движительной энергии к движительной системе с противоположно вращающимися гребными винтами в морском судне. Устройство содержит первый гребной винт, приводимый вращающимся силовым агрегатом, и второй гребной винт, приводимый двигателем переменного тока.

Изобретение относится к способу, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, создания водного судна, главным образом, ледокола или грузового судна, танкера или подобного транспортного судна с улучшенными характеристиками проникновения в лед, при этом судно имеет корпус с первым концом и вторым концом и снабжено на втором конце узлом двигателя, которое создает основную двигательную силу судна, тогда как судно перемещается любым концом вперед, и рулевое управление судна, в соответствии с чем упомянутый второй конец судна имеет такую форму и размеры, чтобы как таковой он имел бы характеристики эффективного проникновения в лед.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкциям двухступенчатых судовых лопастных движительных комплексов. .

Изобретение относится к способу и устройству для управления судном, которое приводится в движение и/или управляется с помощью двух пропульсивных установок. .

Изобретение относится к судостроению , преимущественно к двигательному комплексу судна. .

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания новых разрушающих лед технических средств, работающих в сочетании с буксиром, которые смогут формировать достаточно широкий канал для беспрепятственного движения крупнотоннажных судов во льдах.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к надводным научно-исследовательским судам. Предложено научно-исследовательское ледокольное судно для проведения сейсморазведки по 3D технологии вне зависимости от ледовых условий, имеющее корпус, в котором размещается сейсмическое оборудование, а также шахту для выпуска и укладки на дно донной сейсмокосы.

Изобретение относится к области сейсморазведки подводных месторождений нефти и газа в арктических морях. Предложено судно с конструкцией, объединяющей преимущества надводного корабля (высокий уровень обитаемости, безопасность, большие площади палуб, позволяющие производить обслуживание и ремонт сейсмооборудования) и преимущества многоцелевой подводной станции в части применения гидроакустических излучателей и буксируемых в толще воды подо льдом сейсмокос для 2D технологии сейсморазведки.

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования обводов корпуса судна повышенной ледопроходимости, имеющего форштевень с бульбом. Предложена носовая оконечность корпуса судна, имеющего в районе мидель-шпангоута днище с малой или нулевой килеватостью и борта, близкие к вертикальным, содержащая бульб, имеющий в своей верхней части прямое или слегка изогнутое ребро, образованное в диаметральной плоскости при соединении правой и левой поверхностей бульба под пространственным углом 30-150°, имеющее наклон вперед до 30° к плоскости ватерлинии и пересекающее плоскости (уровни) самого верхнего и самого нижнего положений расчетной ватерлинии судна в носу для разных вариантов его загрузки.

Изобретение относится к морским транспортным средствам, предназначенным для эксплуатации в ледовых полях Арктики. Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что носовая оконечность ледокола, включающая оптимальной формы обводы носовой части корпуса, содержит бортовые поворотные рабочие органы для образования скважин в толстом льду по ходу продвижения ледокола.

Изобретение относится к области судостроения и касается разрушения ледяного покрова морскими ледокольными судами для перевозки грузов. Предложен способ разрушения ледяного покрова, при котором при движении полупогружного судна создают выталкивающую архимедову силу, давящую на нижнюю поверхность льда в вертикальном направлении, и разрушают лед заведенным под него тараном с ледоразрушающим ребром, связанным с корпусом судна.
Изобретение относится к проведению предупредительных работ для предотвращения заторообразования на участке реки и может быть использовано для разупрочнения ледяного покрова в местах подводных коммуникаций.

Изобретение относится к области судостроения и касается эксплуатации судов в ледовых условиях. При ледовом плавании судов ледового и неледового класса предварительно суда неледового класса размещают в суда-доки ледового класса, после чего все суда ледового класса вместе с ледоколом соединяют в кильватерную колонну «в упор» введением носовой части судна в кормовую выемку впереди идущего судна и стыковки с помощью унифицированного стыковочного узла.

Изобретение относится к ледотехнике, в частности, к выполнению ледокольных работ судами на воздушной подушке. Во время морского отлива судно на воздушной подушке движется с резонансной скоростью вдоль береговой линии на расстоянии от кромки примерзшего к берегу льда и возбуждает во льду резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом судну сообщают поперечные периодические перемещения с амплитудой, не превышающей половину длины волны статического прогиба льда, и частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн.

Изобретение относится к области судостроения и касается судна или плавучей конструкции, работающей в покрытых льдом водах. Судно содержит корпус или ему подобную конструкцию (1, 1'), включающий по меньшей мере один дугообразный конец или подобный участок (2, 2') корпуса, который подвержен нагружающему воздействию льда при перемещении льда или судна.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, оснащенного балластными цистернами, за счет осушения которых создаются дифферент на корму и сила плавучести. В носовой части судна предусмотрен контейнер с вложенной в него емкостью, стенки которой выполнены из гофрированного упругого материала. Внутренние стороны контейнера снабжены дистанционно управляемыми перепускными клапанами, а сама емкость при помощи гибкого шланга соединена с источником сжатого воздуха, прикреплена к днищу контейнера при помощи строп и при распрямлении во время подачи воздуха приобретает торообразную форму. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова подводным судном. 5 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести. Способ осуществляется посредством создания у судна дифферента на корму и силы плавучести за счет осушения балластных цистерн. При этом судну создают дополнительную силу плавучести, которую периодически изменяют с частотой, равной собственной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, возбуждаемых в ледяном покрове импульсной нагрузкой. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном. 4 ил
Наверх