Способ разрушения ледового покрова рек и морей и ледокольная приставка судна для его осуществления

 

Изобретение относится к разрушению льдов рек и морей, особенно в целях экологической безопасности территорий от наводнений в условиях ледовых заторов. Разрушение ледового покрова осуществляется ледокольной приставкой, действующей в качестве гидромолота в условиях надрезки льда по периферии ледового поля. Внутри ледокольной приставки установлена поворотная платформа с лыжей, опираемой о лед через поршень со штоком и пятой. Платформа приводится в действие гидромолотом с импульсным гидропульсатором, состоящим из двигателя с маховиком, роликолопастного насоса и гидрораспределителя. Имеется генератор импульсных струй высокого давления, имеющий подпружиненный поршень со штоком и пятой, взаимодействующих с лыжей платформы. Имеются пружины, усиливающие эффективность ударного разрушения льда. Достигается увеличение эффективности ломки ледового покрова рек и морей при увеличенной скорости судна. 2 с. и 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технике разрушения льдов, в частности к технике, обеспечивающей экологическую безопасность территорий от наводнений, и к морскому транспорту.

Известны способы и устройства взлома льда рек, основанные на отдельном использовании гидроразреза с использованием мощных струй воды высокого давления (а.с. 379447, В 63 В 35/12), а также устройства в виде ледокольной приставки судна, содержащей силовой элемент в виде платформы, встроенной в носовую часть судна с возможностью ее поворота с приводом перемещения силового элемента в виде силового цилиндра (а.с. 552241, В 63 В 35/08, 1977 г.).

Эти способы и устройства малоэффективны и не используются.

Техническая задача, решаемая изобретением, - увеличение эффективности ломки ледового покрова рек и морей при увеличенной скорости хода судна.

Эта задача решается тем, что разрушение ледового покрова осуществляется силовым элементом в виде гидромолота в условиях надрезки ограниченного участка ледяного поля струями воды.

Ледокольная приставка в виде поворотной платформы имеет расположенную внизу шарнирную лыжу, связанную с платформой через силовой поршень со штоком и пятой, контактирующей с лыжей. Имеет привод генератора струй высокого давления, например в виде поршня со штоком и пятой, контактирующей с лыжей.

Приводом силового элемента является импульсный гидропульсатор, состоящий из двигателя с маховиком, роликолопастного насоса, гидрораспределителя, силового гидроцилиндра со штоком и пятой. Роликолопастной насос гидропульсатора имеет выдвижные стопоры перевода насоса на холостой ход.

Поясняющие чертежи: Фиг. 1. Схема способа разрушения ледяного покрова.

Фиг. 2. Гидросхема генератора струй воды высокого давления.

Фиг. 3. Гидросхема импульсного гидропульсатора.

Фиг. 4. Импульсный гидропульсатор в продольном разрезе.

Фиг. 5. Гидрораспределитель в продольном разрезе.

Фиг. 6. Насос в продольном разрезе.

Фиг. 7. Насос в поперечном разрезе.

К носовой части ледокольного судна 1 присоединена на шарнире 3 ледокольная приставка 2.

В приставке размещено оборудование генератора импульсных струй и гидромолота.

Генератор импульсных струй состоит, например, из гидроцилиндра 4 (фиг. 1), выполняющего роль насоса, мультипликатора давления 5 и сопла 6, формирующего высоконапорную струю 7.

Посередине приставки установлен импульсный гидропульсатор 8 в виде гидромолота, формирующий полосу 9 разрушенного льда.

От гидроцилиндра 4 в боковые оконечности приставки отходят магистрали 10 к мультипликатору 5, состоящему из цилиндра 11 (фиг. 2) с пружиной, поршня 12 и плунжера 13. Гидромагистрали мультипликатора давления заполнены рабочей жидкостью (минеральным маслом), отделенной от перекачиваемой воды струй мембраной 15 с поршнем 16, установленных в цилиндре 14.

Имеется подпорный насос 17 с обратным клапаном 18. Полость мультипликатора, заполненная водой, сообщена с соплом 19 выброса струй высокого давления.

Гидропривод импульсного гидропульсатора (фиг. 3) имеет насос 20 с напорным гидроаккумулятором 22, всасывающим - 23, трехпозиционный гидрораспределитель 21 и исполнительный гидроцилиндр 24, выполненный в теле гидромолота с поршнем 25, штоком 26 и пятой 27.

Гидрораспределитель имеет три позиции: впуска в гидроцилиндр 24, выпуска жидкости в аккумулятор 23 и холостого хода насоса.

Гидромолот, установленный посередине ледокольной приставки, состоит (фиг. 4) из массивной плиты 28, лыжи 29, сочлененной с плитой шарниром 30. На плите установлен двигатель 37 с маховиком, роликолопастной насос 38 и гидрораспределитель 39, отверстием 40 сообщенный с полостью цилиндра с поршнем 25. Между плитой 28 и корпусом приставки 2 установлены пружины 31.

В параллельном цилиндре размещен поршень 32 со штоком 33, пятой 34 и пружиной 35, служащий приводом генератора импульсов струй высокого давления при сообщении отверстия 36 с мультипликатором давления 5.

Гидромолот лыжей 29 контактирует с ледяным покровом 41.

К гидрораспределителю подсоединена труба 43, идущая от насоса. В гидрораспределителе имеется приводной вал 44 с шестерней 45, сочлененной с зубчатым венцом 47 внутренней втулки 54.

В корпусе 48 с крышкой 51, кольцевым каналом 49 с трубой 50, соединенной с отверстием 40 гидромолота установлена неподвижная втулка 52.

В ней с соответствующим уплотнением расположена подвижная втулка 54 с распределительными окнами 53.

Гидропульсатор снабжен высокопроизводительным роликолопастным насосом 38, приводным двигателем 37 с маховиком.

Насос с корпусом 56 (фиг. 6) состоит из нескольких секций, каждая из которых имеет два рабочих отсека, поочередно вытесняющих жидкость. В каждой секции имеются два рабочих диска 57 и два опорных диска 58.

По их периферии имеются каналы всасывания W и нагнетания 60, сообщенные с трубами 43 гидрораспределителя.

В опорных дисках установлены втулки 61, в которых размещены опорные шейки замыкателей 62. В центре насоса установлен ротор 63 с валом 64. Ротор и замыкатели имеют зубчатое зацепление, расположенное в рабочих полостях насоса. На роторе при помощи стержней 65, штифтов 67 установлены лопасти 66. В рабочих дисках имеются каналы всасывания 68, сообщенные с кольцевыми каналами 59, и нагнетания 69, сообщенные с каналами 60. В них имеются каналы 70 перепуска жидкости и вдвижные стопоры 71 их перекрытия.

При способе разрушения льда путем его надреза по периферии и крушении молотом посередине устройства работают следующим образом.

При ходе судна с приставкой лыжа 29 (фиг. 4) находится на поверхности льда, а сопла выброса струй высокого давления расположены над периферийными участками ледового покрова. Двигателем 37 с маховиком вращается вал 64 насоса (фиг. 6).

Рабочая жидкость, вытесняемая лопастями 66 поступает в напорные каналы 60, а из них по трубе 43 в полость втулки 54 гидрораспределителя (фиг. 5). Втулка 54 с распределительными окнами 53 вращается шестерней 45, обеспечивая необходимое время-сечение золотникового гидрораспределителя для импульсной подачи рабочей жидкости через отверстие 40 в полость гидроцилиндра поршня 25.

Поршень 25 отбрасывается вниз и через шток 26 и пяту 27 оказывает давление на лыжу 29, отбрасывая ее вниз.

При этом участок льда под лыжей прогибается и частично разрушается. Реактивная сила отброса поршня и лыжи вниз отбрасывает платформу 28 вверх вплоть до сжатия пружин 34. Затем, сила пружин и сила тяжести отбрасывают платформу вниз, вызывая ее действие в режиме гидромолота.

Осуществляется удар по лыже, а через нее по участку льда. Производится основное разрушение льда при силе удара в тысячи и десятки тысяч тонно-сил.

До начала цикла поршень 32 генератора импульсов под воздействием пружин 35 находится внизу.

При отбросе платформы вниз при опоре пяты 34 о лыжу происходит выброс порции рабочей жидкости через отверстие 36 в мультипликатор, вызывая перемещение поршня 12 и штока 13 ( фиг.2).

Высокое давление, переданное мембраной 15 и поршнем 16, выбрасывает воду через сопло 19 в виде струй высокого давления, обеспечивая надрезку льда по периферии разрушаемого ледяного поля.

От ударов гидромолота надрезанный струями лед откалывается в виде льдин, в последующем оттесняемых в стороны корпусами ледокольной приставки и судна. Это оттеснение льдин не вызовет большого сопротивления и судно может двигаться во льдах с приемлемой скоростью.

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледового покрова рек и морей путем воздействия на него силовым элементом ледокольной приставки судна, отличающийся тем, что упомянутое воздействие на ледовый покров осуществляют в условиях надрезки ограниченного участка ледового покрова струями воды высокого давления.

2. Ледокольная приставка судна, содержащая силовой элемент в виде платформы, встроенной в носовую часть судна с возможностью ее поворота, привод перемещения силового элемента в виде силового цилиндра, отличающаяся тем, что платформа имеет расположенную внизу лыжу, шарнирно установленную с возможностью контакта с ледовым покровом, связанную с платформой через силовой поршень со штоком и пятой импульсного гидропульсатора, а привод генератора струй высокого давления состоит, например из поршня со штоком и пятой, контактирующей с лыжей.

3. Ледокольная приставка по п.2, отличающаяся тем, что между платформой и корпусом приставки установлены пружины.

4. Ледокольная приставка по п.2, отличающаяся тем, что в ней размещен импульсный гидропульсатор, состоящий из двигателя с маховиком, роликолопастного насоса, гидрораспределителя, силового гидроцилиндра с поршнем, штоком и пятой, установленных с возможностью выполнения платформой функции гидромолота.

5. Ледокольная приставка по п.4, отличающаяся тем, что роликолопастной насос гидропульсатора имеет выдвижные стопоры, установленные с возможностью выполнения ими функции перевода насоса на холостой ход.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7