БУКСИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДОВОГО ПОКРОВА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ СУДОХОДНОГО КАНАЛА ВО ЛЬДАХ
TOWED DEVICE FOR ICE BREAKING AT MAKING CLEAR-WAY IN ICE

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания новых разрушающих лед технических средств, работающих в сочетании с ледоколом, которые смогут формировать достаточно широкий канал для беспрепятственного движения крупнотоннажных судов во льдах.
Известна модель ледокола - тримарана, предназначенная для прокладки широкого канала во льдах (40 лет ледовых модельных испытаний. Рекламная брошюра фирмы Aker Arctic Technology Inc., Финляндия, 2009). Модель представляет собой головной корпус, имеющий ледокольные обводы корпуса и два аутригера в корме, которые расширяют ледяной канал, проложенный основным корпусом. Недостатком тримарана является повышенное ледовое сопротивление при движении во льдах, вызванное уширением корпуса за счет использования аутригеров, которое приводит к необходимости значительного увеличения мощности главной энергетической установки будущего судна.
Известно также устройство в части снижения энергоемкости процесса разрушения льда при проводке отдельных судов, называемое "Ледокольная приставка" (Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. - Л.: Судостроение, 1986), принятое за прототип. Ледокольная приставка содержит бампер, укрепленный на носу буксира, клиновой отвал с резцом-ножом, закрепленным на гребне отвала, нижняя часть которого заводится под кромку ледового поля, и полозья, закрепленные на поперечной балке, связанной с бампером с помощью двух коромысел с возможностью передачи на лед части массы буксира.
Недостатком известного устройства является значительное сопротивление движению в ледяном поле, что приводит к снижению коэффициента полезного действия судна с устройством.
Заявляемое изобретение решает задачу по снижению сопротивления движению судна в ледяном поле и потребляемой им мощности, затрачиваемой на создание широкого канала во льдах.
Для этого у буксируемого устройства для разрушения ледового покрова при формировании судоходного канала во льдах по изобретению корпус выполнен состоящим из симметрично расположенных относительно диаметральной плоскости устройства двух боковых ледокольных корпусов и центрального вспомогательного ледокольного корпуса, который расположен в диаметральной плоскости устройства впереди боковых ледокольных корпусов так, что плоскость его мидель-шпангоута находится вблизи линии, проходящей через форштевни двух боковых ледокольных корпусов, а его ширина по миделю равна не менее 0,2 аналогичной ширины боковых ледокольных корпусов. При этом центральный вспомогательный и боковые ледокольные корпусы имеют наклонный форштевень и жестко соединены между собой рамой, причем боковые ледокольные корпусы выполнены относительно своей диаметральной плоскости несимметричными, а именно их внешние борта, за исключением района носового заострения, являются прямостенными, имеют одинаковую ширину по миделю и отстоят друг от друга так, что расстояние между их диаметральными плоскостями составляет не менее чем определяемое соотношением:
t
n
l=B+B+14, м,
t
n
где B - ширина буксирующего судна; B - ширина боковых ледокольных корпусов буксируемого устройства для разрушения ледового покрова при формировании судоходного канала во льдах.
k
Выполнение корпуса буксируемого устройства для разрушения ледового покрова состоящим из трех корпусов обеспечивает увеличение ширины прокладываемого судоходного канала во льдах не менее чем на 10 метров по сравнению с шириной канала, проложенного однокорпусным ледоколом. Кроме того, в ледовой ходкости судов известно, что ледовое сопротивление ледокола пропорционально его ширине в некоторой степени B, где показатель степени k>1 (Сазонов К.Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 2010, 274 с.). Поэтому увеличение ширины однокорпусного ледокола приводит к существенному возрастанию его ледового сопротивления и, как следствие, большим затратам мощности на движение во льдах и прокладку канала. В предлагаемом решении разрушение ледяного покрова будут осуществлять четыре корпуса: корпус буксирующего судна и три корпуса буксируемого устройства. Из известных математических соотношений следует, что
<mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>t</mi><mi>k</mi></msubsup><mo>+</mo><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>B</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo><</mo><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msubsup><mi>B</mi><mi>t</mi><mi>k</mi></msubsup><mo>+</mo><mn>2</mn><msub><mi>B</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>k</mi></msup><mo>,</mo></mrow>
поэтому сопротивление буксируемого устройства будет меньше, чем сопротивление ледокола с такой же шириной, как у буксируемого устройства.
Расположение боковых ледокольных корпусов симметрично относительно диаметральной плоскости буксируемого устройства для разрушения ледового покрова, а центрального вспомогательного ледокольного корпуса в диаметральной плоскости устройства впереди боковых ледокольных корпусов так, что плоскость его мидель-шпангоута находится вблизи линии, проходящей через форштевни двух боковых ледокольных корпусов, создает дополнительный эффект, который при условии того, что корма буксирующего судна отстоит от линии, проходящей через форштевень центрального ледокольного корпуса буксируемого устройства на расстоянии не менее 1 м, заключается во влиянии на характер разрушения ледового покрова боковыми ледокольными корпусами. Они будут разрушать лед, скалывая значительные его куски в канал, проложенный буксирующим их судном. Теоретические и экспериментальные исследования показывают (Сазонов К.Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 2010, 274 с.), что в этом случае ледовое сопротивление корпуса составляет примерно 0,6 от полного ледового сопротивления одиночного корпуса.
Требование обеспечения минимального расстояния между бортами буксирующего судна и буксируемого устройства не менее 7 м обеспечивает свободный пропуск битого льда между корпусами (Сазонов К.Е. Теоретические основы плавания судов во льдах. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н.Крылова, 2010, 274 с.) и исключает возможность буксировки ледяных нагромождений предлагаемым буксируемым устройством.
Наличие центрального ледокольного корпуса обеспечивает дополнительную прочность конструкции буксируемого устройства при движении во льдах.
Выполнение внешних бортов боковых ледокольных корпусов буксируемого устройства прямостенными позволяет им сохранять устойчивость на курсе при движении во льдах, а внутренние борта, имеющие обтекаемую форму обводов, способствуют улучшению прохождения в пространстве между ними и центральным вспомогательным корпусом обломков битого льда. При этом наличие наклонного форштевня объясняется тем, что такая форма носового заострения наиболее оптимальна в ледовых условиях.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг.1, где показано изображение предлагаемого буксируемого устройства для разрушения ледового покрова, вид сверху.
Буксируемое устройство для разрушения ледового покрова при формировании судоходного канала во льдах содержит в своем корпусе 1 симметрично расположенные относительно диаметральной плоскости ДП устройства два боковых ледокольных корпуса 2 и 3 одинаковой ширины, а также центральный вспомогательный ледокольный корпус 4, расположенный в диаметральной плоскости устройства впереди боковых ледокольных корпусов 2 и 3, имеющий ширину по миделю, равную не менее 0,2 аналогичной ширины боковых ледокольных корпусов. Причем боковые ледокольные корпусы 2 расположены с отстоянием от центрального вспомогательного корпуса 4 так, что линия их форштевней проходит вблизи плоскости миделевого сечения упомянутого корпуса 4. Центральный вспомогательный и боковые ледокольные корпусы 2 жестко соединены между собой рамой 5. Рама 5 с корпусами 2, 3 и 4 при помощи буксировочных тросов 6 соединена с буксирующим судном 7. Внешние борта 8 боковых ледокольных корпусов 2 и 3 выполнены прямостенными.
Предлагаемое буксируемое устройство для разрушения ледового покрова при формировании судоходного канала работает следующим образом.
При движении буксирующего судна 7 с предлагаемым буксируемым устройством в виде ледокольных корпусов 2, 3 и 4, жестко соединенных прочной рамой 5, судно разрушает ледовый покров, образуя канал 9, ширина которого примерно равна ширине корпуса буксирующего судна 7. Боковые ледокольные корпусы 2 и 3 разрушают ледовый покров, скалывая льдины 10 в канал 9 за буксирующим их судном 7. Центральный ледокольный корпус 4, обеспечивающий дополнительную прочность конструкции рамы 5, движется в канале 9. Внешние по отношению к каналу 9 борта 8 боковых ледокольных корпусов 2 и 3 формируют широкий ледяной канал 11, наполненный битым льдом 12.
Практическая реализация заявляемого технического решения промышленной сложности не представляет, что позволяет сделать вывод о соответствии этого решения условию патентоспособности «промышленная применимость».
Предлагаемое буксируемое устройство для разрушения ледового покрова обеспечивает снижение сопротивления движению ледокольного судна во льдах, что положительно влияет на снижение затрат мощности при движении во льдах и прокладку широкого судоходного канала, что его выгодно отличает от прототипа.