Устройство для разрушения ледяного покрова

Изобретение относится к водному транспорту, касается средств продления навигации и преимущественно может использоваться для создания судоходных каналов и как спасательное устройство для оказания помощи судам, застрявшим во льдах. Устройство для разрушения ледяного покрова выполнено в виде ледокольной приставки, установленной в носовой оконечности судна. Приставка представляет собой контейнер, по крайней мере, более одного. Внутри контейнера установлена горизонтальная перегородка, разделяющая контейнер на рабочую область и область, предназначенную для обеспечения переменной плавучести. Передняя часть контейнера, дальняя от судна, заострена, а ближняя к судну образует задний край. Передний и задний края контейнера оснащены полозьями. Края боковых стенок, контактирующие с ледяным покровом, имеют острую кромку. В стенках контейнера установлены насосы, защищенные от засорения решеткой, установленной в рабочей области, при этом суммарная длина установки больше ширины судна. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова с помощью ледокольных судовых приставок. 3 ил.

 

Изобретение относится к средствам продления навигации, в частности к разрушению льда с помощью ледоразрушающих приставок.

Уровень техники известен из способа, предназначенного для разрушения ледяного покрова с помощью ледокольной приставки (RU №2220878; 2004).

Известный способ осуществляется при помощи приставки, представляющей собой прямоугольную горизонтальную площадку, на краях которой, ориентированных перпендикулярно движению судна, стационарно крепят вертикальные пластины. Между пластинами в центре площадки устанавливают две подвижные створки, способные с заданной скоростью одновременно перемещаться от центра к краям площадки в разные стороны. При этом нижние края створок должны быть прижаты к площадке, верхние края - к нижней поверхности льда, а боковые - к вертикальным пластинам.

Недостаток известного устройства заключается в сложности проведения ледоразрушающих работ, так как для того чтобы разрушить лед известным устройством, необходимо сначала остановить судно в нужном месте, но из-за инерционности это сделать трудно.

Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении эффективности ледоразрушающих работ.

Указанный технический результат достигается тем, что разрушение ледяного покрова толщиной до трех метров осуществляется при равномерном продвижении судна, в носовой оконечности которого установлена ледокольная приставка, состоящая из контейнера, по крайней мере, более одного, а лед, находящийся над контейнером, будет разрушаться под действием атмосферного давления и собственного веса, таким образом, будет образовываться судоходный канал.

Технический результат обеспечивается заявленным устройством, выполненным в виде ледокольной приставки, представляющей собой контейнер, по крайней мере, более одного. Внутри контейнера установлена горизонтальная перегородка, разделяющая контейнер на рабочую область и область, предназначенную для обеспечения переменной плавучести. Передняя часть контейнера, дальняя от судна, заострена, а ближняя к судну образует задний край. Передний и задний края контейнера оснащены полозьями, края боковых стенок, контактирующие с ледяным покровом, имеют острую кромку, в стенках контейнера установлены насосы, защищенные от засорения решеткой, установленной в рабочей области.

Для достижения заявленного технического результата предлагается устройство, схема которого представлена на чертежах.

На фиг.1 представлен вид установки сверху, на фиг.2 показано сечение вдоль длины контейнера, являющегося составной частью приставки, на фиг.3 показано поперечное сечение контейнера:

1 - судно;

2 - тяги и привод;

3 - насосы;

4 - свободная кромка льда;

5 - стенки контейнера;

6 - решетка;

7 - перегородка;

8 - контейнер;

9 - рабочая область;

10 - полозья;

11 - область, регулирующая выталкивающую силу;

12 - двусторонние насосы.

В носовой части судна 1 при помощи тяг и привода 2 устанавливается ледокольная приставка, выполненная в виде контейнера либо нескольких контейнеров в количестве n - штук (см. фиг.1), перед устройством создают свободную кромку льда 4. С помощью области, регулирующей выталкивающую силу, возникающую вследствие работы двусторонних насосов 12, установленных в рассматриваемой области 11, при заполнении области водой контейнер приобретает отрицательную плавучесть, т.е. подтапливается, а при откачке воды контейнер приобретает положительную плавучесть, т.е. всплывает за счет Архимедовых сил. Для обеспечения более удобного продвижения контейнера подо льдом передний край приставки (дальний от судна) и задний край (ближний к судну) оснащены полозьями 10 (см. фиг.1, 3), причем передний край имеет заостренную форму (фиг.1). Чтобы завести приставку по лед, при помощи насосов 12 контейнеру сообщают отрицательную плавучесть, т.е. контейнер подтапливают. Далее из области, регулирующей выталкивающую силу, откачивают воду насосами 12, тем самым заставляют всплывать контейнер до контакта с ледяным покровом. Так как боковые стенки контейнера, контактирующие со льдом, имеют острые края (см. фиг.2), то приставка практически врезается боковыми стенками в лед. Посредством электрокабелей к насосам 3 (см. фиг.1, 3) подается напряжение, вода из контейнеров откачивается насосами 3, в результате чего в рабочей области 9 контейнера образуется разрежение, поэтому под действием атмосферного давления и собственного веса лед, расположенный над разреженной полостью рушится. Контейнер начинает подтапливаться в результате активного заполнения его водой, обломки льда всплывают, таким образом, происходит очищение контейнера ото льда. Обломки льда раздвигаются обводами движущегося судна с приставкой со скоростью 3÷5 м/с. Так как разрушение льда происходит без остановки судна, то контейнер автоматически продвигается далее под ледяной покров и процесс повторяется. Для предотвращения попадания осколков льда в насосы, устанавливается решетка 6, зернистость которой зависит от того, каких размеров включения может пропускать используемые в установке насосы 3. Контейнер имеет перегородку 7 (см. фиг.2, 3), которая отделяет рабочую область от области, регулирующей выталкивающую силу. Необходимо отметить, что суммарная ширина установки L₁ должна быть больше ширины судна L₀, чтобы образовавшийся канал был безопасен для дальнейшего продвижения судна. Количество насосов, установленных в нижней части контейнера, зависит от их подачи и максимальной толщины льда, на которую рассчитана приставка.

Дополнительный технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в том, что целесообразнее ледокольную приставку организовывать из нескольких контейнеров, так как в этом случае деформации ледяного покрова будут более интенсивными, а разрушение льда более эффективным, а также конструкция из нескольких контейнеров более удобна в эксплуатации, чем устройство, состоящее их одного огромного контейнера, а заостренная передняя часть каждого из контейнеров способствует более результативному продвижению устройства в воде.

Длина контейнера - L, ширина контейнера - В, глубина контейнера - h, расстояние от поверхности льда, на котором устанавливается решетка - h1=0.35 м.

Пример

Пусть необходимо разрушить лед толщиной 1,5 метра, для этого можно применять погружные насосы модели 10SDS280/5, напор 147-79 м, производительность 150-350 м³/ч.

Положим, что насосы должны работать в режиме, когда количество откаченной воды V_откач из контейнера должно быть в полтора раза больше количества поступившей воды V.

Поэтому количество насосов принятой модели равно N:c.

Объем поступившей воды в контейнер в единицу времени , где В - ширина контейнера, δ - величина зазора (1 см), q - ускорение свободного падения, σ₀ - атмосферное давление, γ - удельный вес воды. Пусть ширина контейнера В=6 метров, тогда V=1,67 м³. Так как принято, что V_отка=1,5V, то тогда количество насосов, необходимое для откачки:

N=1,5V/D, где D - подача насоса. Для выбранного насоса D=300 м³/ч=0,0833 м³/с. Значит N≥1,5V/D, N≥30 штук.

Устройство для разрушения ледяного покрова, в виде ледокольной приставки, установленной в носовой оконечности судна, отличающееся тем, что приставка представляет собой, по меньшей мере, один контейнер, внутри контейнера установлена горизонтальная перегородка, разделяющая контейнер на рабочую область и область, предназначенную для обеспечения переменной плавучести, передняя часть контейнера, дальняя от судна, заострена, а ближняя к судну образует задний край, передний и задний края контейнера оснащены полозьями, края боковых стенок, контактирующие с ледяным покровом, имеют острую кромку, в стенках контейнера установлены насосы, защищенные от засорения решеткой, установленной в рабочей области, при этом суммарная ширина приставки больше ширины судна.