Судовое ледокольное устройство

Авторы патента:

Емельянов Вячеслав Михайлович (RU)

Бурнаев Виктор Иванович (RU)

B63B35/08 - ледоколы

Владельцы патента RU 2556137:

Открытое акционерное общество "Зеленодольское проектно-конструкторское бюро" (ОАО "Зеленодольское ПКБ") (RU)

Изобретение относится к области судостроения и касается повышения ледовой проходимости судов. Предложено судовое ледокольное устройство, которое содержит колун, закрепленный шарнирно на горизонтальной оси в носовой подводной части судна так, что во время хода судна колун находится подо льдом и направлен вперед. Колун приводится в колебательное движение с помощью якорно-швартовного шпиля с закрепленным на его верхнем фланце кривошипом, передающим движение на колун посредством цепи, соединенной шарнирно с кривошипом, проведенной через блок, установленный на рычаге в носу вблизи форштевня, и прикрепленной к колуну. При этом цепь является дополнительным элементом разрушения льда в качестве пилы, так как совершает возвратно-поступательные движения. Для регулировки исходной высоты колуна в зависимости от толщины ледяного покрова и осадки судна предусмотрены рычаг с блоком и гидроприводом, а также талреп, смонтированный между звеньями цепи. Предусмотрена фиксация колуна в верхнем нерабочем положении. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и эффективности судового ледокольного устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается повышения ледовой проходимости судов ледового класса и ледоколов. Известно, что суда ледового класса характеризуются способностью работать в море в зависимости от тяжести ледовых условий и подразделяются Российским морским регистром судоходства на классы - от Ice 1 до Icebreacer 9. Судовое ледокольное устройство предлагается устанавливать на судах различного назначения ледовых классов от Ice 1 до Arc 6, а также на ледоколах класса Icebreacer 6. Применение судового ледокольного устройства на судах более высокого ледового класса нерационально, т.к. при работе возникают большие нагрузки на раскалывающий орган и не обеспечивается достаточная эффективность устройства для движения судна во льдах.

Известны устройства и системы, устанавливаемые на ледоколы и суда ледового класса, повышающие их ледовую проходимость. Например, ледокольные суда (см. авт. св. СССР №217222, кл. B63B, 1965 г., авт. св. 743912, кл. B63B 35/08, 1976 г.), а также устройства для разрушения льда (см. авт. св. №675132, кл. B36B 35/08, 1977 г., патент США №3 698 340 кл. B63в 35/08, 1972 г.).

Однако в указанных авторских свидетельствах и патенте США №3 698 340 устройства для разрушения льда перед судном сложны, громоздки и требуют значительных энергетических затрат.

Наиболее экономичны устройства для разрушения льда на судах ледового класса - это устройства ударного типа, см. «Разрушение льда. Методы, технические средства», Л. Гидрометеоиздат, 1983 г., стр. 14, где отмечено, «Анализ существующих схем разрушения льда привел к необходимости развивать ударный способ как весьма перспективный».

На стр. 13, рис. 1.4(б) этого издания приведено ледокольное устройство для разрушения льда, показывающее принцип действия ледокольной системы для судов по патенту США №3 698 340, которое принято в качестве прототипа.

Устройство работает следующим образом. При движении судна в ледовых условиях по сплошному или разреженному льду в работу включается пневмогидравлический молот, который разрушает лед перед носовой оконечностью судна. При этом удары гидравлического молота по нижней поверхности льда сопровождаются гидравлическими ударами при быстром качании молота, что увеличивает силу удара.

Недостатками такого устройства являются сложность конструкции и низкая надежность работоспособности из-за необходимости точной настройки для работы и для обеспечения гидравлических ударов.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков путем упрощения ударного устройства и повышение эффективности за счет введения в устройство дополнительных способов разрушения льда.

Сущность изобретения заключается в том, что для обеспечения работы судового ледокольного устройства используется якорно-швартовный шпиль судна, с помощью которого цепью, пропущенной через блок, осуществляется качание колуна, ударяющего по нижней поверхности льда перед судном. Дополнительный эффект ледокольного устройства достигается тем, что цепь, совершая возвратно-поступательные движения является пилой. При заходе на ледовое поле с включенным ледокольным устройством раскалывание льда производится колуном, периодически ударяющим по нижней поверхности льда. При этом цепь способствует раскалыванию льда, так как надпиливает его своими возвратно-поступательными движениями. Повышение эффективности надпиливания льда достигается подсоединением к цепи высокочастотных упругих колебаний от ультразвукового генератора.

Технический результат реализации изобретения заключается в упрощении и повышении надежности ледокольного устройства за счет использования судового якорно-швартовного шпиля и применения простого ударного элемента - колуна. Повышение эффективности ледокольного устройства достигается также распиливанием льда цепью одновременно с ударами по нижней поверхности льда и усилением режущей способности цепи за счет приложения к ней высокочастотных упругих колебаний от ультразвукового генератора.

Изобретение может применяться на судах ледового класса различного назначения и на ледоколах. При этом на судах носовая часть корпуса может иметь традиционные ледокольные обводы с наклоненным к носу форштевнем и ледокольные обводы с носовым бульбом.

Предлагаемое изобретение изображено на чертежах.

Фиг. 1. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами. Вид сбоку.

Фиг. 2. Сечение A-A на Фиг. 1.

Фиг. 3. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами. Вид сверху.

Фиг. 4. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами при ходе без ледовой обстановки. Вид сбоку.

Фиг. 5. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами при ходе без ледовой обстановки. Вид сверху.

Фиг. 6. Судовое ледокольное устройство для судна с носовым бульбом. Вид сбоку.

Фиг. 7. Судовое ледокольное устройство для судна с носовым бульбом при ходе без ледовой обстановки. Вид сбоку.

На Фиг. 1 - Фиг. 5 показано судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами.

Судовое ледокольное устройство состоит из якорно-швартовного шпиля 1 с закрепленным на верхней части турачки кривошипом 2, цепи 3, закрепленной шарнирно одним концом к кривошипу 2, а другим концом закрепленной на колуне 4. Колун 4 имеет специальную форму и закреплен на форштевне корпуса 5 судна с помощью оси 6 (см. Фиг. 1 и Фиг. 4). На судне с носовым бульбом 7 колун 4 закреплен на передней части носового бульба 7, как показано на Фиг. 6 и Фиг. 7.

Для регулировки исходной высоты колуна, устанавливаемой в зависимости от толщины ледяного покрова и осадки судна, предусмотрен рычаг 8 с блоком 9 и гидроприводом 10. Гидросистема для работы и управления гидроприводом условно не показана. Рычаг 8 закреплен шарнирно своей кормовой частью к корпусу 5 судна с помощью кронштейна 11. Для уточнения регулировки исходной высоты колуна 5, устанавливаемой в зависимости от толщины ледяного покрова и осадки судна, предусмотрен талреп 12, смонтированный между звеньями цепи 3.

Для повышения эффективности резания льда с помощью цепи в судовом ледокольном устройстве применен ультразвуковой генератор, работающий на частотах 18-22 кГц, т.к. известно, что наложение на режущий инструмент высокочастотных упругих колебаний усиливает эффект резания в 1,5-2 раза.

На Фиг. 1 и Фиг. 6 показан пьезокерамический преобразователь с концентратором 13, присоединенный к талрепу 12.

На Фиг. 3 - Фиг. 5 и Фиг. 7 пьезокерамический преобразователь с концентратором 13 условно не показан.

Рычаг 8 с блоком 9 и гидроприводом 10 предназначены также и для подъема колуна 4 в верхнее положение в случае, когда судно идет без наличия ледовой обстановки (см. Фиг. 4 и Фиг. 7).

Для закрепления колуна 4 в верхнем положении предусмотрен стопор цепной с талрепом 14. Закрепление колуна 4 с помощью стопора цепного с талрепом 14 позволяет снять цепь 3 с кривошипа 2 и уложить на палубу. Это обеспечивает использование якорно-швартовного шпиля по прямому назначению - для постановки судна на якорь и швартовных операций.

На Фиг. 4, Фиг. 5 и Фиг. 7 условно не показана цепь 3, снятая с кривошипа 2 и уложенная на палубу.

На Фиг. 1, Фиг. 3 и Фиг. 6 условно не показан стопор цепной с талрепом 14.

Судовое ледокольное устройство работает следующим образом. При подходе к разреженному или сплошному ледовому полю устройство устанавливается так, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 6. С помощью гидропривода 10 и талрепа 12 устанавливается положение колуна 4 таким образом, чтобы при проходе кривошипа 2 кормовее линии Б (см. Фиг. 3) при вращении турачки якорно-швартовного шпиля 1 происходил удар колуна 4 по нижней поверхности льдины, а усилия в цепи 3 не превышали допустимого тягового усилия турачки.

Прибор для контроля усилия в цепи 3 и система управления судовым ледокольным устройством на чертежах условно не показаны.

Затем включаются ультразвуковой генератор, якорно-швартовный шпиль 1 и дается малый передний ход судну. При этом цепь 3 при возвратно-поступательном движении в районе льда распиливает его, а ультразвуковые упругие колебания от пьезокерамического преобразователя с концентратором 13 усиливают эффект распиливания. Одновременно с этим производятся периодические удары колуна 4 по нижней поверхности льда. На Фиг. 1 и Фиг. 6 показан колун 4 в крайних положениях при его колебаниях.

В результате работы судового ледокольного устройства судно имеет повышенную проходимость во льдах благодаря периодическим ударам колуна по нижней поверхности льда перед носом судна и одновременному надпиливанию льда с помощью цепи, приводящей в движение колун.

При ходе судна в отсутствии ледовой обстановки колун 4 поднимается в верхнее положение при помощи рычага 8 с блоком 9 и гидропривода 10, как показано на Фиг. 4 и Фиг. 7, и закрепляется с помощью стопора цепного с талрепом 14.

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого изобретения являются высокая надежность, простота конструкции и низкие энергетические затраты для разрушения льда.

1. Судовое ледокольное устройство для повышения ледовой проходимости, включающее в себя элемент, ударяющий периодически по нижней поверхности льда, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, упрощения конструкции и уменьшения энергозатрат ударное устройство в виде колуна (3), закрепленного шарнирно в носовой подводной части судна с помощью горизонтальной оси (6) так, что колун находится подо льдом с направлением вперед и приводится в колебательное движение с помощью якорно-швартовного шпиля (1) с закрепленным на его верхнем фланце кривошипом (2), передающим движение на колун (4) посредством цепи (3), соединенной шарнирно с кривошипом (2), пропущенной через блок (9) с рычагом (8) и прикрепленной к колуну (4), при этом цепь 3 является дополнительным элементом разрушения льда в качестве пилы, так как совершает возвратно-поступательные движения, кроме того, для уточнения регулировки исходной высоты установки колуна (4), осуществляемой рычагом (8) с блоком (9) и гидроприводом (10), закрепленными в носу вблизи форштевня, в цепь (3) между звеньями над палубой смонтирован талреп (12), а для фиксации колуна (4) в верхнем нерабочем положении предусмотрен стопор цепной с талрепом (14).

2. Судовое ледокольное устройство по п. 1, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности распиливания льда цепью (3) к ней через талреп (12) подсоединен пьезокерамический преобразователь с концентратором (13) от ультразвукового генератора упругих колебаний.

Изобретение относится к области использования технических средств освоения океана и проведения подводно-технических и спасательных работ в условиях наличия ледового покрова.

Способ разрушения ледяного покрова // 2553516

Изобретение относится к технологиям разрушения ледяного покрова для вскрытия прохода через ледовое поле. Способ разрушения ледяного покрова основан на использовании двух видов воздействия на ледяное поле: облучение мощным лазерным излучением и нагружение льда корпусом ледокола.

Устройство для растапливания льда для прохождения судна (варианты) // 2553485

Изобретение относится к области судостроения и касается эксплуатации судов в покрытых льдом водах. Предложено устройство для растапливания льда для прохождения судна, включающее в себя: котел, сконфигурированный с возможностью нагревать теплоноситель; высокотемпературный насос, сконфигурированный с возможностью переносить нагретый теплоноситель; нагревательный кожух, сконфигурированный с возможностью нагрева посредством теплоносителя, переносимого посредством высокотемпературного насоса, и присоединенный к носовому отсеку судна; и установку получения струи горячего газа, сконфигурированную с возможностью расположения спереди от нагревательного кожуха и выбрасывания струей воздуха, нагретого посредством теплоносителя.

Способ разрушения ледяного покрова и устройство для разрушения ледяного покрова // 2552753

Изобретение относится к разрушению ледяного покрова в период льдообразования, дрейфа и в период торошения ледяных полей, расположенных как в условиях мелкого, так и глубокого морей.

Способ движения судна во льдах // 2551697

Изобретение относится к области судостроения и касается эксплуатации судов в ледовых условиях. Предложен способ движения судна во льдах, включающий создание упора при помощи движителя судна и воздействие его корпуса на массив льда с дополнительным созданием разрежения в воде путем ее забора и откачки из зоны в оконечности корпуса, в направлении которой производится движение судна, при этом откачку воды осуществляют движителем судна или его средством активного управления.

Кормовая оконечность судна ледового плавания // 2551638

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкциям кормовых оконечностей судов ледового плавания. Предложена кормовая оконечность судна ледового плавания, содержащая ледорезный выступ, жестко закрепленный на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна и расположенный позади пера руля по ходу движения судна.

Способ разрушения ледяного покрова // 2551322

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии посредством нагружения льда снизу за счет создания силы плавучести.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2550862

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.

Ледокольное судно для работы преимущественно в мелководных замерзающих акваториях // 2549739

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

Толкаемая буксиром-толкачом ледокольная приставка для создания судоходного канала во льдах // 2549738

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.

Двухплатформенный комплекс плавучих средств для строительства, ремонта и обследования морских трубопроводов и сооружений в ледовых условиях // 2562817

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к судам для выполнения подводно-технических работ. Предложен двухплатформенный комплекс плавучих средств для строительства, ремонта и обследования морских трубопроводов и сооружений в ледовых условиях, включающий судно ледового плавания и технологическое оборудование для обследования, строительства и ремонта морских технических объектов с модулем для подводной стыковки и сварки морских трубопроводов на нефтяных и газовых месторождениях. Комплекс дополнен вторым судном ледового плавания, имеющим ледокольную форму корпуса, для колки льда на месте проведения работ, на котором размещен модуль для подводной стыковки и сварки морских трубопроводов. Технический результат заключается в повышении эффективности проведения подводно-технических работ в ледовых условиях на мелководных акваториях. 2 ил.

Морская технологическая ледостойкая плавучая платформа с ледокольными формами обводов корпуса (варианты) // 2563288

Изобретение относится к области морской ледотехники, касается создания ледостойких платформ для освоения месторождений нефти и газа на шельфе замерзающих морей и решает задачу по уменьшению смещения технологической плавучей платформы при ее развороте под действием внешних сил со стороны ледовых образований за счет повышения скорости ее разворота, по защите турели и райзерных линий от контакта с килем тороса и с притопленными корпусом льдинами. Предложены варианты формы обводов корпуса морской ледостойкой платформы, оборудованной размещенными в корпусе по диаметральной плоскости платформы в ее носовой части райзерными линиями и турелью, обеспечивающей платформе возможность самопроизвольного разворота в направлении действия главного вектора внешних сил, и удерживаемой на месте с помощью якорной системы удержания, соединенной с турелью. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Буксируемое устройство для разрушения ледового покрова и формирования фарватера для сбора нефтяных разливов // 2566589

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания разрушающих лед технических средств, работающих в сочетании с ледоколом, для формирования канала для сбора разливов нефти механическим способом. Предложено буксируемое устройство для разрушения ледового покрова и формирования фарватера для сбора нефтяных разливов, включающее корпус, состоящий из двух боковых ледокольных корпусов и размещенного перед ними центрального вспомогательного ледокольного корпуса, связанных между собой рамой. Связь боковых ледокольных корпусов друг с другом выполнена с возможностью их перемещения в поперечном направлении относительно центрального вспомогательного корпуса. Буксируемое устройство оснащено ледоотводящим клином, прикрепленным своей носовой частью к центральному вспомогательному корпусу, а к боковым ледокольным корпусам он прикреплен через свои образующие, подвижно связанные с упомянутыми корпусами с возможностью изменения фиксируемой ширины клина. В корпусе клина вдоль его образующих в районе уровня поверхности воды выполнены проемы для прохождения мелких битых льдин и нефтяных разливов. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледового покрова для формирования фарватера для сбора нефтяных разливов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ разрушения ледяного покрова // 2570916

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров при всплытии. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в создании разрушающей ледяной покров нагрузки, которую обеспечивают путем заполнения балластных цистерн забортной водой, вращения гребных винтов и предварительного прикрепления подводного судна к ледяному покрову при помощи якоря и троса. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова при обеспечении неповреждаемости корпуса подводного судна. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Водное судно с улучшенными характеристиками для передвижения во льдах // 2573186

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водному судну, имеющему улучшенные характеристики для передвижения во льдах, в частности к ледоколу, судну снабжения, грузовому судну или соответствующему судну, имеющему корпус (1), содержащий в кормовой части установку, обеспечивающую продвижение и управление по курсу и содержащую по меньшей мере один выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, в котором расположено по меньшей мере одно лопастное устройство (10, 11). Выступы (8, 9), выполненные наподобие скегов, содержат два узла, размещенные с различных сторон от центровой линии корпуса. Лопастное устройство (10, 11) расположено в кормовом конце выступа (8, 9), выполненного наподобие скега. Кроме того, выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, имеет между лопастным устройством (10, 11) и корпусом водного судна, в продольном направлении на выступе, выполненном наподобие скега, одно или большее количество подруливающих устройств (12, 12', 12") для обеспечения потока воды в целом поперечно относительно корпуса (1). Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик судна в ледовых условиях. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2575911

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров. Предложено: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, снабженного якорем, диаметр раскрытия лап которого должен быть больше длины рубки, обеспечивающим при помощи троса прикрепление судна ко льду, и балластными цистернами, заполнение которых забортной водой обеспечивает возникновение отрицательной силы плавучести, достаточной для разрушения ледяного покрова заданной толщины. Точка крепления троса к подводному судну должна совпадать с центром величины объемного водоизмещения судна. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова при обеспечении неповреждаемости корпуса подводного судна. 1 ил.

Ледокольно-ледоочистное судно // 2581974

Изобретение относится к области судостроения, в частности к ледокольным и ледоочистным судам. Ледокольно-ледоочистное судно 1 содержит ледоразводящий клин, состоящий из рабочих днищ 2R, 2L с бортами 3R, 3L. Рабочие днища 2R, 2L изогнуты по дуге и выступают за поперечные габариты судна только под ледяным покровом 4. Фрезы FL, FC, FR вырезают из ледяного покрова две полосы 4L и 4R перед носовой частью судна. Полосы 4L и 4R утапливаются рабочими днищами 2R, 2L ниже нижней поверхности ледяного покрова 4 и выталкиваются бортами 3R, 3L на расстояние h от бровок канала. Изобретение позволяет повысить качество очистки канала от обломков льда. 10 ил.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2584636

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного при движении под ледяным покровом возбуждать в нем резонансные изгибно-гравитационные волны. На судне в выполненных между его прочным и легким корпусами водопроточных каналах установлены две крыльчатки, поперечные сечения которых расположены перпендикулярно продольной оси судна, они расположены друг за другом и имеют в верхних частях открытые участки. Крыльчатки выполнены с возможностью вращаться в противоположных направлениях, а лопатки крыльчаток в момент окончания прохождения ими открытых участков каналов - отклоняться, т.е. прижиматься к внутренней поверхности крыльчаток, на время, равное времени подхода к закрытым участкам очередных лопаток, после чего возвращаться в исходное положение. Лопатки крыльчаток отогнуты в направлениях, противоположных направлениям вращения крыльчаток. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2585133

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, способного при движении под ледяным покровом возбуждать в нем резонансные изгибно-гравитационные волны. На судне в выполненных между его прочным и легким корпусами водопроточных каналах установлены две крыльчатки, поперечные сечения которых расположены перпендикулярно продольной оси судна, они расположены друг за другом и имеют в верхних частях открытые участки, крыльчатки выполнены с возможностью вращаться в противоположных направлениях. Лопатки крыльчаток в момент окончания прохождения ими открытых участков каналов способны отклоняться, т.е. прижиматься к внутренней поверхности крыльчаток, на время, равное времени подхода к закрытым участкам очередных лопаток, после чего возвращаться в исходное положение. Лопатки передней и задней крыльчаток отогнуты в направлениях, противоположных направлениям их вращения, а лопатки задней крыльчатки дополнительно наклонены к оси ее вращения. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 4 ил.

Универсальное полупогружное крупнотоннажное транспортное судно для плавания в морях с ледовым покровом и на чистой воде // 2585199

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции полупогружных судов, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях Арктики и в незамерзающих морях. Предложено универсальное полупогружное крупнотоннажное транспортное судно для плавания в морях с ледовым покровом и на чистой воде, содержащее надводную часть и подводный грузовой корпус, соединенные пилоном, конструкция которого позволяет разрушать ледовый покров. Судно оснащено винторулевыми колонками, расположенными в выкружках носовой оконечности подводного грузового корпуса, размеры которых обеспечивают невыступание лопастей винтов за габаритные размеры судна в нос и на борт и позволяют осуществлять вертикальный поворот осей гондол винторулевых колонок обоих бортов в пределах 20° вниз и вверх относительно основной плоскости, кроме того, оси гребных винтов имеют наклон к ДП на угол от 10° до 20°. Технический результат заключается в улучшении параметров ходкости в ледовых условиях, в первую очередь, ледопроходимости, а также повышении пропульсивных качеств при эксплуатации судна на чистой воде. 4 ил.