Ледокол
ICE BREAKER

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса повышения эффективности работы ледокола в ледовых условиях.
Известно ледокольное судно, содержащее корпус, в кормовом подзоре которого расположен движительно-рулевой комплекс, включающий установленный в диаметральной плоскости судна на гребном валу центральный винтовой движитель и размещенные по обе стороны от него полноповоротные винто-рулевые колонки (ВРК) (патент РФ № 2463201 от 10.10.2012 г) - прототип. Движительный комплекс известного судна предназначен для использования преимущественно при движении судна в ледовых условиях кормой вперед, но может использоваться и для движения судна носом вперед.
Однако, при работе движительного комплекса в режиме движения известного судна во льдах носом вперед высока вероятность попадания гребных винтов бортовых винто-рулевых колонок в струю, создаваемую центральным гребным движителем, вследствие чего у указанного движительного комплекса значительно падает тяга бортовых ВРК и возрастают вибрация и шум как движительного комплекса, так и корпуса судна, что в совокупности приводит к снижению эффективности и надежности бортовых ВРК и вследствие этого движительно-рулевого комплекса в целом.
Задачей предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом является повышение эффективности работы движительного комплекса известного ледокольного судна за счет повышения тяги бортовых движителей и снижения уровней вибрации и шума путем предотвращения попадания бортовых движителей ВРК в струю, создаваемую центральным гребным движителем при движении судна носом вперед.
Технический результат достигается тем, что ледокол, содержащий корпус, в кормовом подзоре которого расположен движительно-рулевой комплекс, включающий установленный в диаметральной плоскости судна на гребном валу центральный винтовой движитель и размещенные по обе стороны от него полноповоротные винто-рулевые колонки отличается тем, что полноповоротные винто-рулевые колонки установлены с продольным смещением в корму от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя до дисков винтов винто-рулевых колонок, равное 0.8 – 1.2 радиуса центрального винтового движителя, и со смещением в обе стороны от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя до кромок винтов винто-рулевых колонок и составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса центрального винтового движителя.
Размещение бортовых ВРК в указанном интервале объясняется тем, что струя от центрального винтового движителя сначала сужается в непосредственной близости от диска винтового движителя соответственно росту нагрузки и осевых вызванных скоростей, а затем расширяется в вязкой жидкости относительно диаметра того же винтового движителя (Эпштейн Л.А. Судостроение, 1958, №1). Вследствие этого размещенные в упомянутом интервале от центрального гребного движителя гребные винты ВРК будут находиться в области максимального сужения струи от центрального винтового движителя не попадая в нее и не будут подвергаться значительным нестационарным гидродинамическим нагрузкам.
Установка винто-рулевых колонок с продольным смещением в корму от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя до дисков винтов ВРК, равное 0.8 – 1.2 радиуса центрального винтового движителя, а также в обе стороны от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя до кромок винтов ВРК и составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса центрального винтового движителя предотвращает возможность попадания гребных винтов винто-рулевых колонок в струю от центрального винтового движителя при движении судна носом вперед, благодаря чему обеспечивается повышение эффективности работы движительно-рулевого комплекса в целом и надежности его элементов.
Установка винто-рулевых колонок ближе к диаметральной плоскости в поперечном направлении, так же, как и далее указанного диапазона от центрального винтового движителя в продольном направлении не имеет смысла, так как в этих случаях винты бортовых ВРК будут всегда находиться под влиянием нестационарных гидродинамических сил от центрального винтового движителя, что приведет к снижению их эффективности и повышению уровней вибрации и шума.
Установка винто-рулевых колонок ближе указанного диапазона к центральному винтовому движителю в продольном направлении помимо указанных недостатков может привести к ограничениям по углу поворота ВРК, а также к неблагоприятному влиянию корпуса судна на обтекание винтов, что также негативно отражается на эффективности движительного комплекса.
Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором схематично изображен ледокол с расположенным в его кормовом подзоре движительно-рулевым комплексом.
1
1
В кормовом подзоре корпуса 1 ледокола расположен движительно-рулевой комплекс, включающий установленный в диаметральной плоскости судна на гребном валу центральный винтовой движитель 2 и размещенные по обе стороны от него полноповоротные винто-рулевые колонки 3. ВРК 3 установлены с продольным смещением в корму от центрального винтового движителя 2 на расстояние ∆L, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя 2 до дисков винтов ВРК 3, равное 0.8 – 1.2 радиуса R центрального винтового движителя 2. Кроме того, полноповоротные винто-рулевые колонки 3 расположены со смещением в обе стороны от центрального винтового движителя 2 на расстояние ∆R, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя 2 до кромок винтов ВРК 3 и составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса Rцентрального винтового движителя 2.
Работа движительного комплекса ледокола при движении носом вперед осуществляется следующим образом.
1
1
При движении ледокола в ледовом поле значительной толщины передним ходом все гребные винты его движительного комплекса работают при близких к предельным гидродинамическим нагрузкам. При движении передним ходом струя от центрального винтового движителя проходит между бортовыми гребными винтами ВРК. При этом указанная струя от центрального винтового движителя сразу за диском этого движителя сужается под действием вызванных скоростей, а затем расширяется, превращаясь в коническую струю с постоянным углом расширения струи, составляющем 7-9 градусов (Эпштейн Л.А. Судостроение, 1958, №1). Гребные винты винто-рулевых колонок, установленные в зоне максимального сужения этой струи (минимального диаметра струи) с продольным смещением от центрального винтового движителя в корму на расстояние, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя до дисков винтов ВРК ∆L = 0.8 – 1.2 радиуса R центрального винтового движителя и со смещением в обе стороны от центрального винтового движителя на расстояние ∆R, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя до кромок винтов ВРК, составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса Rцентрального винтового движителя, не попадают в его струю и не подвергаются влиянию значительных нестационарных гидродинамических нагрузок. Вследствие этого улучшаются условия работы бортовых гребных винтов ВРК и повышается эффективность движительного комплекса за счет повышения тяги бортовых движителей и снижения уровней вибрации и шума.
Предлагаемый ледокол обладает повышенной эффективностью работы движительного комплекса за счет повышения тяги бортовых движителей и снижения уровней вибрации и шума, что выгодно отличает его от прототипа.