САМОХОДНАЯ ЛЕДОРЕЗНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ледоразрушающим устройствам и может быть использована для предупреждения и ликвидации заторов и зажоров на реках, расчистки ото льда портовых акваторий, для прокладки на реках и озерах судоходных каналов с целью продления навигации.
Известны способы продления навигации в замерзающих речных и озерных портах путем механического разрушения льда для проводки через ледовое поле караванов или отдельных судов. Для проводки отдельных судов применение специальных типовых ледоколов дорого, поэтому на практике прибегают к использованию для этой цели буксиров, оснащаемых подвесными или приставными устройствами.
Известно устройство для ликвидации заторов и зажоров на реках и очистки от льда водоемов (патент РФ №2242561, МПК E02B 15/02, публикация 20.12.2004 г.), отличающееся тем, что режущим и удаляющим лед органом является ковш экскаватора, экскаватор же установлен на носу баржи, а сзади баржи помещен катер. Экскаватор разрушает ледяной покров и грузит лед на баржу, которая после заполнения вывозит лед за пределы акватории.
Преимуществом устройства является то, что для его создания нет необходимости в проектировании и создании специального оборудования. В период, свободный от работ по ликвидации заторов и зажоров, составные элементы устройства широко используются в речном хозяйстве и строительстве.
Недостатком устройства является высокая трудоемкость работы из-за ограниченного размера ковша и низкой маневренности баржи. Кроме того, в ледовых условиях ограничены возможности доставки и установки экскаватора на баржу, а при отсутствии соответствующих плавучих средств его использование вообще невозможно.
Известна ледокольная приставка (патент РФ №2122505 на изобретение, МПК B63B 35/08, B63B 35/12, публ. 27.11.98 г.), выполненная в виде клинового отвала, закрепленного на носу буксира с помощью бампера, причем нижняя часть отвала, на гребне которого укреплен резец-нож, расположена под ледовым полем, а полозья, которыми приставка опирается на внешнюю поверхность ледового поля, жестко закреплены на концах поперечной балки, сочлененной с передними концами двух коромысел, которые своими средними частями шарнирно соединены с бампером, а задними концами соединены с тем же бампером с помощью винтовых распорок.
Прокладка канала в ледовом поле с помощью ледокольной приставки осуществляется следующим образом. На исходной позиции буксира, который находится в заранее приготовленной майне, отвал заводится под кромку ледового поля, после чего с помощью винтовых распорок полозья опускаются на ледовую поверхность и нагружают лед частью массы буксира. При движении буксира в сторону ледового поля заточенные полосы оставляют за собой две борозды на расстоянии друг от друга, равном ширине прохода, и, когда резец-нож начинает нагружать ледовую корку снизу, то она ломается по бороздам, оставленным полозьями, и над резцом-ножом. Клиновой отвал отводит взломанный лед в стороны под ледовую целину.
Недостатком буксира с ледокольной приставкой является необходимость предварительной подготовки майны, ограниченная маневренность буксира и невозможность использования устройства в местах, где отсутствует постоянное водное сообщение.
Известно мобильное устройство для резания и удаления льда из канала (а.с. СССР №371302, МПК E02B 15/02, F25C 5/02, публикация 22.02.1973 г.), включающее в себя режущие органы, раму, сани, ударную плиту, направляющую. Режущие органы прорезают по бокам будущего канала две щели. Ударная плита отламывает в канале призмы льда и удаляет их в сторону под ледяное поле.
Недостатком этого устройства является невозможность удаления льда при его значительной толщине и малой прослойке воды между дном и нижней поверхностью ледяного поля.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является амфибийная ледорезная машина (свид. РФ №22909 на полезную модель, МПК B60F 3/00, F25C 5/02, публикация 10.05.2002 г.)
Амфибийная ледорезная машина, содержит корпус в виде понтона с горизонтальной днищевой частью и наклонной носовой частью, снабженной лыжеобразными кронштейнами для облегчения выхода на лед. Движители машины выполнены в виде пары колес с грунтозацепами, имеющими независимые приводы, расположенные в корпусе понтона. В кормовой части понтона установлены портал, охватывающий зону размещения ледорезного рабочего органа (фрезы), и дугообразные опоры, заменяющие вторую пару колес. Кроме этого, в носовой части понтона установлена лебедка, трос которой проложен в наклонной трубе с выходом в месте перехода наклонной части понтона к горизонтальному днищу. Трос используется для самовытаскивания машины из майны на лед.
Основным недостатком прототипа является использование в качестве ледорезного рабочего органа фрезы, что существенно ограничивает производительность и функциональные возможности машины и не позволяет использовать ее для вскрытия ледового поля и прокладки судоходного канала. Кроме того, в машине не используются преимущества понтона как мобильного плавучего средства, т.к. в рабочем положении машина должна перемещаться по поверхности льда.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение производительности и маневренности самоходной ледорезной установки.
Сущность полезной модели заключается в том, что самоходная ледорезная установка, содержащая понтонный модуль плавучести, оснащенный бортовыми движителями с независимыми реверсивными приводами для разворота установки, и ледорезный рабочий орган, отличающаяся тем, что дополнительно содержит кормовой колесный движитель, а ледорезный рабочий орган установлен в носовой части понтонного модуля плавучести с возможностью разворота в вертикальной плоскости и содержит, по меньшей мере, три барабана, насаженных своими колесами на общий приводной вал, поверхности барабанов образованы продольными перекладинами, закрепленными в колесах барабана, а резцы, установленные на каждой продольной перекладине барабана, расположены со сдвигом относительно резцов соседних перекладин для образования непрерывной линии реза по длине ледорезного рабочего органа, при этом длина ледорезного рабочего органа удовлетворяет соотношениям: l=(1,05-1,1)L; l=(1,05-1,1)B, где l - длина ледорезного рабочего органа, L - длина понтонного модуля плавучести с кормовым колесным движителем, B - ширина понтонного модуля плавучести с бортовыми колесными движителями.
Кроме этого, понтонный модуль плавучести содержит, по меньшей мере, два понтона со съемным настилом, а кормовой колесный движитель установлен в промежутке между понтонами.
Кроме этого, приводной вал ледорезного рабочего органа связан с блоком привода посредством цепных передач, конструктивно объединенных с кронштейнами спуско-подъемного устройства.
Кроме этого, резцы на соседних продольных перекладинах барабана расположены в шахматном порядке.
Кроме этого, колесо барабана может быть выполнено в виде сварной конструкции, в которой спицы соединены посредством наклонных ребер, образующих зубчатый край колеса, а продольные перекладины с резцами закреплены на этих ребрах жесткости.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - схема размещения оборудования самоходной ледорезной установки, вид сверху,
фиг.2 - барабан ледорезного рабочего органа,
фиг.3 - вариант конструкции колеса барабана
фиг.4 - конструкция привода и спускоподъемного устройства ледорезного рабочего органа.
1
2
1
2
1
2
Самоходная ледорезная установка выполнена на основе понтонного модуля плавучести, который содержит, по меньшей мере, два понтона 1, 1 со съемным настилом 2, и оборудована движительно-рулевым комплексом, в состав которого входят бортовые движители 3, 3 с независимыми реверсивными приводами 4, 4 и кормовой колесный движитель 5 с приводом 6, установленный в промежутке между понтонами. В передней части установки расположен ледорезный рабочий орган 7, установленный с возможностью разворота в вертикальной плоскости посредством спускоподъемного устройства 8.
Для обеспечения свободного разворота ледорезной установки в сформированной полынье длина ледорезного рабочего органа 7 должна превышать ширину и длину модуля плавучести и удовлетворять следующим соотношениям: l=(1,05-1,1)L; l=(1,05-1,1)B, где l - длина ледорезного рабочего органа, L - длина понтонного модуля плавучести с кормовым колесным движителем, В - ширина понтонного модуля плавучести с бортовыми движителями.
В зависимости от ширины прокладываемого ледорезной установкой канала количество понтонов может быть более двух, например, три, расположенных параллельно друг другу, или четыре, расположенных под угловыми частями настила 2.
Бортовые движители 3, предназначенные для разворота установки, могут быть выполнены на основе гребных колес с независимыми реверсивными приводами 4. Конструкция гребных колос с прямыми или наклонными плицами известна из уровня техники и приведена, например, в описании изобретения к патенту РФ №2225328, МПК B63H 1/04, B63H 5/03, публикация 10.03.2004 г. Для небольших типоразмеров установки бортовой движительный комплекс может быть заменен на подвесной лодочный мотор.
Кормовой колесный движитель 5 создает упор, необходимый для работы ледорезного рабочего органа, обеспечивает движение установки и способствует очистке ото льда прорезанного канала. Количество колес кормового движителя выбирается в зависимости от комплектации установки. В установке с двумя понтонами, как правило, используется блок из двух гребных колес с цепной передачей 9. Блок может быть дополнительно оборудован спускоподъемным устройством 10 из двух кронштейнов, установленных по бокам гребных колес. В установке с тремя понтонами используются два блока гребных колес, расположенных в промежутках между понтонами.
Энергетическое оборудование установки скомпоновано в виде отдельных модулей с собственными амортизированными платформами.
В кормовой части съемного настила 2 установки на амортизированной платформе 11 размещены механизмы и оборудование привода 6 и спускоподъемного устройства 10 кормового колесного движителя.
1
2
1
2
По бортам расположены амортизированные платформы 12, 12 с оборудованием и механизмами привода бортовых движителей 3, 3.
В средней части настила на амортизированном основании 13 расположен энергетический модуль 14, в состав которого входят энергосиловой блок (дизель-генератор), пульт управления приводами и спускоподъемными устройствами, а также оборудование для размещения персонала.
На амортизированной платформе 15, установленной в носовой части настила, размещены механизмы и оборудование привода 16 и спускоподъемного устройства 8 ледорезного рабочего органа 7.
1
2
3
Как показано на фиг.1, 2, ледорезный рабочий орган 7 представляет собой конструкцию барабанного типа и содержит, по меньшей мере, три барабана 7, 7, 7, насаженных на общий приводной вал 17 своими колесами 18. Поверхность барабана образуют продольные перекладины 19, закрепленные в колесах 17. На перекладинах 19 установлены резцы 20, расположенные для образования непрерывной линии реза со смещением резцов одной перекладины относительно резцов соседних перекладин, например, в шахматном порядке. Для обеспечения оптимальных условий резания угол α между передней (режущей) гранью резца 20 и плоскостью резания составляет 35°-45°, а угол γ между задней гранью резца и плоскостью резания (угол скольжения) составляет 12°-15°.
Для повышения технологичности изготовления барабана ледорезного рабочего органа 7 и увеличения подачи при резке льда колесо 18 может быть выполнено, как показано на фиг.3, в виде сварной конструкции из прямоугольных планок, образующих спицы 21 и наклонные ребра 22 жесткости, которые соединяют вершину одной спицы с верхней частью другой, образуя зубчатый обвод вместо круглого обода колеса. Продольные перекладины 19 приварены к ребрам 22 жесткости, и, благодаря их наклону, расположены под углом α к плоскости резания. Резцы 20 закреплены на плоскости перекладины 18, как и в предыдущем примере, в шахматном порядке.
2
1
3
Приводной вал 17 связан с валом 23 привода 16 ледорезного рабочего органа посредством двух цепных передач 24, первые звездочки 25 которых расположены на приводном валу 16 в промежутках между колесами среднего барабана 7 и колесами крайних барабанов 7, 7, как показано на фиг.4. Вторые звездочки 26 цепных передач 24 установлены на валу 23.
Спускоподъемное устройство 8 ледорезного рабочего органа конструктивно объединено с цепными передачами и состоит из двух кронштейнов 27 с узлами 28 крепления и приводов 29 кронштейнов. Кронштейн 27 выполнен в виде охватывающего цепь 24 кожуха, а узел 28 крепления состоит из двух подшипников, установленных на приводном валу 17 с двух сторон звездочки 25 и закрепленных обоймами в нижней части стенок кожуха. В верхней части одной их стенок кожуха установлен фланец 30, посредством которого кронштейн 27 соединен с валом 31 привода 29 кронштейна. В зависимости от типоразмера используемого ледорезного рабочего органа привод 29 может быть ручным, гидравлическим или электромеханическим. Управление синхронным разворотом обоих кронштейнов спускоподъемного устройства 8 осуществляется с пульта управления, расположенного в помещении энергетического модуля 14.
При увеличении ширины B ледорезной установки путем введения дополнительных понтонов длину l ледорезного рабочего органа увеличивают, устанавливая дополнительные барабаны. В этом случае компоновка элементов привода и спускоподъемного устройства может быть изменена.
Самоходная ледорезная установка используется для вскрытия ледового поля с целью ликвидации заторов и зажоров на реках, для расчистки ото льда портовых акваторий, для прокладки судоходных каналов в реках и озерах при необходимости продления навигации.
К месту использования установку доставляют автотранспортом в собранном виде или в виде отдельных модулей, осуществляя сборку на месте.
До начала работы ледорезный рабочий орган 7 и кормовой колесный движитель 5 размещены на палубе в положении по-походному.
После вывода установки на лед с помощью приводов 29 разворачивают кронштейны 27 спускоподъемного устройства и опускают ледорезный рабочий орган 7 на лед. Опускают вниз кормовой колесный движитель 5, после чего подают электропитание на привод 6 кормового колесного движителя и привод 16 ледорезного рабочего органа 7.
Барабаны ледорезного рабочего органа начинают вращаться и прорезают своими резцами 20 широкую борозду, вскрывая лед. До погружения понтонов в воду кормовой колесный движитель 5 обеспечивает необходимый для работ ледорезного рабочего органа упор, а затем движение установки вперед. Кроме этого, кормовой колесный движитель очищает прорезанный канал от льдин, отбрасывая их в стороны под лед.
1
2
1
3
При необходимости прорезки канала сложной конфигурации осуществляют разворот установки, включая приводы 4, 4 бортовых колесных движителей 3, 3. При этом ввиду того, что длина ледорезного рабочего органа превышает длину и ширину модуля плавучести вместе с бортовыми и колесным движителями, установка свободно разворачивается в канале и может продолжать движение в любом заданном направлении.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить производительность и маневренность самоходной ледорезной установки.
Кроме этого, за счет исполнения корпусной водоизмещающей части установки с использованием понтонов со съемной палубой, за счет объединения в компактные модульные конструкции всех механизмов, систем и оборудования достигается существенное снижение затрат на изготовление и эксплуатацию установки и повышается ее ремонтопригодность по сравнению с известными аналогами, предназначенными для тех же целей.
Существенным преимуществом предлагаемой установки является ее компактность, возможность транспортировки любым видом транспорта как в собранном виде, так и отдельными модулями.