Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2337037:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (RU)
Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам для разрушения ледяного покрова. Устройство для разрушения ледяного покрова содержит ледокольное судно. На кронштейне, установленном впереди судна и ориентированном по прямой в направлении движения судна, расположен ряд собирающих линз на высоте от поверхности ледяного покрова, равной их фокусному расстоянию. Впереди первой линзы в направлении движения судна установлено приспособление, подающее на лед зачерняющее вещество для образования зачерненной полосы. Изобретение уменьшает несущую способность ледяного покрова в процессе движения ледокольного судна посредством использования энергии солнечной радиации и уменьшает энергетические затраты при разрушении ледяного покрова ледокольным судном. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относиться к судостроению, в частности к устройствам для разрушения ледяного покрова.
Уровень техники известен из устройства для разрушения ледяного покрова, с помощью которого перед началом ледокольных работ в ледяном покрове выполняют концентраторы напряжений в виде канавок глубиной меньше толщины ляда. Канавки выполняют в виде сетки, аналогичной сети трещин, возникающих в ледяном покрове от движения судна. Для их выполнения используют амфибийное судно на воздушной подушке, в кормовой части которого установлена рама, выполненная из перфорированных труб, через отверстия в которых на лед распыляются химические вещества, способные рушить лед (1. Патент РФ №2285631 С1, МПК В63В 35/08 от 20.10.2006, Бюл №29).
Недостатком устройства являются экологическая вредность применяемого устройства вследствие загрязнения акватории химическими веществами; невозможность его применения при разрушении ледяного покрова традиционными ледокольными судами; сложность конструкции и длительности процесса создания концентраторов напряжения, т.е. канавок, т.к. продолжительность химической реакции, достаточная для продолжения льда, длительная, что не позволяет использовать устройство при непрерывном движении судна.
Также известно, что для разрушения льда применяют солнечно-разрушительный метод, не требующий энергозатрат (2. В.В.Богородский, В.П.Гаврило, О.А.Недошивин. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат. - 1983, 232 с.). Этот метод предусматривает максимальное использование солнечной энергии для паяния льда, снижая его отражательную способность. Если покрыть поверхность снега или льда зачерняющим (темным) материалом, то отражательная способность (альбедо) значительно уменьшаться и тепловая энергия солнца пойдет на таяние.
Сущность изобретения заключается в разработке устройства, позволяющего уменьшать несущую способность ледяного покрова в процессе движения ледокольного судна за счет использования энергии солнечной радиации.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в уменьшении энергозатрат при разрушении ледяного покрова ледокольным судном.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, содержащее ледокольное судно.
Отличительные: на кронштейне, установленном впереди судна и ориентированном по прямой в направлении судна, установлен ряд собирающих линз на высоте от поверхности ледяного покрова, равной их фокусному расстоянию; впереди первой по курсу судна линзы в направлении его движения установлено приспособление, подающее на лед вещество для образования зачерненной полосы, при этом линзы и приспособление закреплены на кронштейне с помощью приводов, позволяющих ориентировать оптические оси линз в направление места расположения Солнца, а приспособление перемещать таким образом, чтобы зачерняющая полоса располагалась по линии пересечения оптических осей линз с поверхностью ледяного покрова, при этом приводы также обеспечивают равенство фокусного расстояния линз расстоянию возвышения центра линз над поверхностью ледяного покрова, измеренному по их оптическим осям; а сам кронштейн закреплен на палубе судна при помощи подвески, позволяющей смещать его в горизонтальной плоскости параллельно диаметральной плоскости судна.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Для уменьшения энергозатрат при разрушении ледяного покрова ледокольным судном в его носовой части на верхней палубе впереди судна устанавливают устройство, выполненное в виде кронштейна, установленного впереди судна и ориентированного по прямой в направлении движения судна, т.е. ось симметрии кронштейна проходит через диаметральную плоскость судна. На кронштейне установлен ряд собирающих линз на высоте от поверхности ледяного покрова, равной их фокусному расстоянию. Впереди первой по курсу судна линзы в направлении его движения установлено приспособление, подающее на лед зачерняющее вещество для образования зачерненной полосы.
Линзы и приспособление закреплены на кронштейне с помощью приводов, позволяющих ориентировать оптические оси в направлении места расположения Солнца, а приспособление перемещать таким образом, чтобы зачерняющая полоса располагалась по линии пересечении оптических осей линз с поверхностью ледяного покрова. Необходимость в этом объясняется тем, что Солнце все время перемещается по небосклону, т.е. постоянно изменяет свое положение относительно курса ледокольного судна. В связи с этим приводы линз должны обеспечивать равенство их фокусного расстояния расстоянию возвышения центра линз над поверхностью ледяного покрова, измеренному по их оптическим осям.
Для обеспечения совпадения линии канавки (концентраторов напряжений) с диаметральной плоскостью судна при произвольном положении Солнца кронштейн закреплен на палубе судна при помощи подвески, позволяющей смещать его в горизонтальной плоскости параллельно диаметральной плоскости судна.
Количество и диаметр линз выбраны такими, чтобы суммарная мощность их светового потока, т.е. их оптическая сила, была достаточной для расплавления льда под зачерненной полосой на необходимую глубину при движении судна с заданной скоростью.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид на устройство сбоку; на фиг.2 - вид на устройство сверху; на фиг.3 - сечение А-А по кронштейну в месте установки линзы; на фиг.4 - сечение Б-Б по месту установки устройства, подающего на лед зачерняющее вещество.
При разрушении ледяного покрова 1 ледокольным судном 2 на его верхней палубе установлено устройство в виде кронштейна 3 (см. фиг.1, 2), на котором установлен ряд собирающих линз 4. Впереди первой по курсу линзы в направлении движения судна установлено приспособление 5 (см. фиг.1, 2, 4), подающее на лед 1 зачерняющее вещество в виде узкой полосы (см. фиг.1, 3, 4).
Линзы 4 и приспособление 5 закреплены на кронштейне 3 при помощи приводов 7 (см. фиг.1, 2, 3), позволяющих ориентировать оптические оси 8 в направлении 9 места расположения Солнца 10 (см. фиг.3). Приспособление 5 с помощью приводов 7 позволяет его перемещать таким образом, чтобы зачерняющая полоса 6 располагалась по линии пересечения оптической оси 9 с поверхностью ледяного покрова 1 (см. фиг.3, 4).
Для обеспечения совпадения линии канавки 11 с диаметральной плоскостью (ДП) судна 2 кронштейн 3 закреплен на палубе судна при помощи подвески 12, что позволяет при реализации изобретения сплошной ледяной покров 1 с меньшими энергозатратами разрушить на фрагменты 13 (см. фиг.1, 2).
1. Устройство для разрушения ледяного покрова, содержащее ледокольное судно, отличающееся тем, что на кронштейне, установленном впереди судна и ориентированном по прямой в направлении движения судна, расположен ряд собирающих линз на высоте от поверхности ледяного покрова, равной их фокусному расстоянию, впереди первой линзы в направлении его движения установлено приспособление, подающее на лед зачерняющее вещество для образования зачерненной полосы.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы и приспособление закреплены на кронштейне с помощью приводов, позволяющих ориентировать оптические оси линз в направлении места расположения Солнца, а приспособление перемещать таким образом, чтобы зачерняющая полоса располагалась по линии пересечения оптических осей линз с поверхностью ледяного покрова, при этом приводы также обеспечивают равенство фокусного расстояния линз расстоянию возвышения центра линз над поверхностью ледяного покрова, измеренному по их оптическим осям.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кронштейн закреплен на палубе судна при помощи подвески, позволяющей смещать его в горизонтальной плоскости параллельно диаметральной плоскости судна.
