СПОСОБ ХОДА СУДНА ВО ЛЬДАХ И ЛЕДОКОЛ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF SHIP NAVIGATION IN ICE CONDITIONS AND ICE BREAKER TO THIS END

Изобретение относится к способам хода судна во льдах и к устройству ледокола.
Известны способы хода судна во льдах, по которым лед взламывают и перемещают со всей ширины судна на уровне льда, например, из [1], [2], [3] и другие.
Недостаток этих способов в большой энергоемкости и малой скорости хода судна во льдах.
Известен способ хода судна во льдах, по которому лед взламывают и перемещают с ширины судна на уровне льда, например, SU 560788 [4] - прототип способа.
Недостаток способа в неустойчивости посадки судна.
Технический результат - устойчивая посадка судна и разрушение льда на минимальной площади ледяного поля, в основном по линиям концентрации напряжений, формируемых на границах удаляемых полос льда.
1. Сущность изобретения - способ хода судна во льдах, характеризующийся тем, что на ходу судна осушают балластные цистерны до остаточной плавучести в 0,001…0,002 водоизмещения понтона, при подходе судна к сплошному тонкому льду автоматически поднимают платформу и дальше идут платформой выше льда, понтоном ниже льда, стойками с клиньями - на уровне льда, и непрерывным ходом клиньями стоек разрушают лед, а при подходе судна к толстому сплошному льду упруго прижимают верхние и нижние полозья ко льду, копируют полозьями его поверхность, на верхней и нижней поверхностях льда щелерезами нарезают пары канавок перед каждой стойкой на колее немного шире стойки, чем создают концентрацию напряжений по надрезам, насадками направляют струю воды под надрезанные полосы льда, скалывают лед и струей воды выбрасывают на поверхность ледяного поля две полосы битого льда.
Благодаря этому достигают остойчивость посадки судна с ватерлинией на уровне стоек, разрушение льда на минимальной площади ледового поля, в основном по линиям концентрации напряжений, формируемых на границах удаляемых полос льда.
Известен ледокол, содержащий надледную часть в виде платформы и подледную часть в виде понтона, которые соединены между собой вертикальными стойками, ширина которых меньше ширины подледной и надледной частей, например, по SU 560788 [4] - прототип.
Недостаток такого ледокола в неустойчивости посадки, так как его удерживают опорой на лед, что достижимо лишь при определенном отношении массы судна к толщине льда и зависит от многих факторов.
Технический результат - устойчивая посадка ледокола с ватерлинией на уровне стоек, уменьшение затрат энергии на разрушение льда и удаление его из канала.
2. Сущность изобретения: ледокол содержит надледную часть в виде платформы и подледную часть в виде понтона, которые соединены между собой вертикальными стойками, ширина которых меньше ширины подледной и надледной частей, отличающийся тем, что дополнительно содержит балластные цистерны, при этом стойки имеют горизонтальное сечение в виде двустороннего клина и расположены вдоль ледокола, перед каждой стойкой установлена пара полозьев со щелерезами и четыре гидроцилиндра, полозья установлены с возможностью прижатия к верхней и нижней поверхности льда гидроцилиндрами, напорные полости которых соединены с гидроаккумулятором, расстояние между парой полозьев не менее ширины стойки, щелерезы прикреплены к боковой поверхности полозьев в виде строгальных резцов для надреза границ удаляемой полосы льда, а на понтоне между полозьями каждой пары установлены насадки для вертикальной струи воды; а также четыре движителя, каждый из которых имеет датчик, кинематически связанный со следящей системой с отрицательной обратной связью.
Благодаря этому достигают остойчивость посадки судна с ватерлинией на уровне стоек вне зависимости от толщины и прочности льда, сплошной лед или битый, от скорости прямого и заднего хода или при остановке ледокола. Достигают также, уменьшение затрат энергии на разрушение льда и удаление его из канала, так как разрушают лед в основном по линиям концентрации напряжений, формируемых на границах удаляемых из канала полос льда и перемещают их на минимальное расстояние.
Устроен ледокол для осуществления способа, например, следующим образом.
На фиг.1 изображены схема ледокола, вид сбоку, и разрезы по А-А и по Б-Б.
На фиг.2 - разрез по В-В на фиг.1 и гидросхема включения заднего хода.
На фиг.3 изображена схема автоматической следящей системы посадки и остойчивости ледокола.
Условные обозначения на фиг.1, 2, 3:
1 - надледная грузовая платформа ледокола с антеннами и прочими устройствами (далее платформа),
2 - подледная часть ледокола (далее понтон),
3 - расположенная вдоль ледокола с горизонтальным сечением в виде двустороннего клина стойка [высота в речном ледоколе 0,5…1,5 м], соединяющая платформу 1 с понтоном 2 (далее стойка),
4 - центробежный водометный движитель с 0,5 червячного колеса на корпусе 4.1 движителя (далее движитель),
5 - поворотное перо отклонения вниз-вверх струи движителя 4 (далее перо),
6 - гидромотор с червяком на валу перекладки движителя 4 в передний-задний ход (далее мотор),
7 - полоз в виде продольной вертикальной пластины со скругленными кромками, (далее полоз),
8 - щелерез, например, в виде строгального резца, присоединенного к боку полоза 7 в другом варианте к полозу присоединено несколько резцов в виде протяжки (далее щелерез),
9 - гидроцилиндр подъема-опускания и прижатия ко льду полоза 7 со щелерезом 8 (далее цилиндр),
10 - гидрораспределитель с положительным перекрытием золотника (далее распределитель),
11 - гидравлический аккумулятор (далее аккумулятор),
12 - датчик нижней поверхности льда, например поплавок 12.1, присоединенный шарнирно к корпусу-улитке 4.1 рычагом 12.2; в другом варианте, например, светодальномер 12.3 типа 3СМ-2 [4], с.108 или, например, эхоледомер 12.4 типа AN/BQN-4A [5], с.121 (далее датчик),
13 - гидрораспределитель с отрицательным перекрытием золотника (далее распределитель),
14 - гидроцилиндр перекладки перьев 5 следящей системы осадки и остойчивости (далее цилиндр),
15 - питатель, содержащий бак с маслом, насос, предохранительный клапан, фильтр (далее питатель).
Ледоход содержит грузовую платформу 1, понтон 2, две стойки 3, четыре движителя 4 с перьями 5, моторы 6. Водозаборник и сопло движетеля расположены выше понтона, а внутри понтона размещены энергетическая установка, балластные цистерны с устройствами для приема забортной воды, перекачки водного балласта между цистернами, их осушения, другие устройства. Перед каждой стойкой расположена пара полозьев 7 со щелерезами 8 и четыре цилиндра 9, чьи штоки соединены с полозьями шарнирно. Такое же устройство установлено зеркально на понтоне. Одноименные полости всех цилиндров 9 сообщены между собой и с управляющими каналами распределителя 10, а поршневые - и с аккумулятором 11. На каждом движителе имеется датчик 12, который связан кинематически с золотником распределителя 13, чьи управляющие каналы сообщены с цилиндром 14, а входные - с питателем 15 и образуют следящую систему {12, 13, 14, 5, 4, 1} с отрицательной обратной связью. В другом варианте датчик 12 - светодальномер 12.3 (эхоледомер 12.4), который посредством электронного преобразователя связан функционально с цилиндром 14 перекладки перьев 5 аналогично, например, устройству перекладки закрылков корабля РСН-1 (США) [6], с.30…35. На понтоне между полозьями 7 каждой пары установлены насадки для вертикальной струи воды.
Ледоход в варианте танкера, корабля: стойка 3 - всего одна (вдоль диаметральной плоскости), емкости для груза - в понтоне 2, платформа 1 - относительно небольшой ширины.
Работает ледоход следующим образом.
Пусть осенью по Иртышу и Оби требуется доставить льдоходом груз из Семипалатинска в пункт за Салехардом с выгрузкой на необорудованный берег и пусть ледоход в позиции посадки платформы 1 на воду при полных балластных цистернах. У причала ледоход загружают и синхронно с загрузкой осушают цистерны так, что сохраняют посадку. Затем отходят от причала, на ходу осушают цистерны до остаточной отрицательной плавучести в 0,001…0,002 водоизмещения понтона, синхронно с этим ледоход удифференцовывают балластной водой и идут в пункт выгрузки.
В пути подходят к сплошному тонкому льду и включают питатель 15 следящей системы {12, 13, 14, 5, 4, 1}. Этими датчиками 12 и под действием водометных струй перьями 5 автоматически поднимают платформу 1 над водой, держат посадку, остойчивость и далее идут платформой выше льда, понтоном ниже льда, стойками на уровне льда и непрерывным ходом разрушают лед клиньями стоек. Затем подходят к толстому сплошному покрытому снегом льду, цилиндрами 9 прижимают верхние (сквозь снег) и нижние полозья 7 ко льду благодаря аккумуляторам 11 упруго, копируют полозьями его поверхность, на верхней и нижней поверхностях льда щелерезами 8 нарезают пары канавок перед каждой стойкой 2 на колее немного шире стойки, чем создают концентрацию напряжений по надрезам, насадками направляют струю воды под надрезанные полосы льда, ею лед скалывают (в другом варианте надрезанные полосы скалывают еще и ударами снизу пневматическим молотом, подобным кузнечному) и струей воды выбрасывают на поверхность ледяного поля две полосы битого льда.
На задний ход движители 4 перекладывают распределителями 10 и моторами 6. Чтобы ледоход "завис" неподвижно с ватерлинией по стойкам 3, на задний ход перекладывают только передние (задние) движители 4. По прибытии в пункт назначения подходят к урезу воды или садят ледоход на грунт мелководья, опускают бортовую аппарель на берег или лед, доставленные объекты перегружают на комбимобили [7], синхронно с этим принимают в балластные цистерны забортную воду так, что сохраняют осадку и посадку. После разгрузки осушают балластные цистерны так, что снимают ледоход с мели и идут изложенным выше способом в обратном направлении.
Пусть осенью требуется доставить ледоходом груз из Мурманска в пункт назначения в Сибири. Поля многолетнего льда и торосы обходят. В остальном идут описанным выше способом.
У корабля за его единственной стойкой битый лед смывают в канал - "заметают" след.
Итак, а) по заявляемому способу взламывают и перемещают лед по ширине, на много меньшей ширины судна в целом, чем создают возможность круглогодичной навигации в высоких широтах;
б) заявляемый ледоход имеет ширину на уровне льда в несколько раз меньше ширины ледохода в целом, чем увеличивают ледопроходимость и ледоходкость;
в) в высоких широтах ледоход также целесообразно, на наш взгляд, использовать в качестве, например, корабля ПЛО, ПВО, ПРО, мобильной базы МПЛ усиления корабля ПЛО.
Источники информации
1. Ледоколы. [Научный редактор А.А.Родионов]. - Л.: "Судостроение", 1972. - 288 с.
2. Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. Л.: Судостроение, 1986, 207 с.
3. Перспективные типы судов, их мореходные и ледовые качества: сб. научн. трудов. / Центральный НИИ и ПК институт морского флота: [Отв. ред. В.И.Пересыпкин]. - Л.: Транспорт, 1988. - 136 с.
4. Спиридонов А.И. и др. Справочник-каталог геодезических приборов. - М.: Недра, 1984, 238 с.
5. Хорбенко И.Г. Ультразвук в военном деле. - М.: Воениздат, 1976. - 145 с.
6. Крылатые суда (Суда и корабли на подводных крыльях). - М.: Воениздат, 1967, 110 с.
7. Заявка №2009101529/11 (001883) от 19.01.2009. Способ вождения колесно-гусеничного шасси и комбимобиль для его осуществления.