ЛЕДОКОЛ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ВЗЛАМЫВАНИЯ ЛЬДА

Полезная модель - ледокол с улучшенными характеристиками взламывания льда относится к судостроению и водному транспорту и касается технологии разрушения ледяного покрова при плавании во льдах различной толщины.
Улучшенные характеристики взламывания льда обеспечиваются установкой ледовых зубьев на носовых обводах корпуса судна с обеих сторон от форштевня по горизонтали и вертикали и входящих в лед при движении судна, чем и разрушают лед различной толщины по всей высоте и ширине судна, что облегчает его проход через ледовый покров.
Имеется модель ледокола (заявка 2008148188) с улучшенными характеристиками проникновения в лед, с опущенной под воду носовой частью специальной конструкции, отличающейся тем, что разрушение ледяного массива осуществляется воздействием на него снизу-вверх подводной носовой частью ледокола и разломом ледяного поля при его подъеме из воды. Такая модель не получила широкого распространения из-за массивной сложной конструкции носовой части, опасности повреждения других судов и причалов при маневрах.
Имеется Патент SU 1122549 «Носовая оконечность судна ледового плавания с ледоразрушающей наделкой» в подводной части судна, выполненной в виде клина. Применение такой наделки неэффективно, т.к. изменение осадки грузового судна в балласте или груженого приводит к поднятию наделки выше поверхности льда или опусканию под лед. При толщине льда более 1 м требуются повышенные усилия движительной установки для разделения массива на 2 горизонтальные части и раздвигание. Наделка выступает вперед и по бортам и представляет дополнительную опасность для судов и причалов при маневрах.
Основная часть действующих в настоящее время ледоколов имеют классическую форму с наклонным форштевнем и разрушают лед за счет давления форштевня на кромку льда и расширения трещины, когда она появляется. Если трещины нет, то носовая часть корпуса выходит на льдину и своим весом проламывает лед. Иногда льдина не раскалывается от давления корпуса на лед, поэтому носовая часть по смятому льду вылезает на лед и судно может заклиниться. Возникает необходимость отрабатывать на задний ход и разбивать лед несколькими набегами на переднем ходу. В этих условиях резко снижается скорость продвижения, возрастает расход топлива, случаются поломки механизмов от инерционных нагрузок.
Задачей внедрения полезной модели является облегчение прохода ледоколов через ледовый покров разной толщины.
Задача решается установкой ледовых зубьев в форме треугольной пирамиды по обеим сторонам от наклонного форштевня на носовых обводах корпуса по горизонтали и вертикали, причем размер и количество ледовых зубьев, их размещение зависят от размеров носовых обводов судна, его типа и толщины льда по району плавания. Верхний ряд ледовых зубьев располагается на уровне воды при толщине льда менее 1 м, и на высоте 10-20 см., если толщина льда более 1 м, для того, чтобы разрушить верхний, самый прочный слой льда. Количество ледовых зубьев в горизонтальном ряду, их размер зависят от протяженности обводов носовой части, чтобы можно было разрушить лед на ширину цилиндрической части корпуса для его свободного прохода и предотвращения заклинивания в канале. Количество горизонтальных рядов ледовых зубьев зависит от толщины и прочности льда по району плавания. На транспортном судне количество горизонтальных рядов зависит от разности осадок груженого судна или в балласте, чтобы можно было дифферентом выбрать на баке необходимую высоту над уровнем воды верхнего ряда зубьев. Наиболее рациональное положение верхнего ряда ледовых зубьев для каждого типа ледокола и толщины конкретного ледового поля выбирается дифферентом перед началом прохода через ледовый покров.
На графических материалах представлены:
Ледокол «Виктор Черномырдин», спущен на воду в декабре 2016 г.
На Фиг. 1 носовая часть ледокола сбоку, 6 - поверхность воды,
7 - возможный вертикальный вид льдины.
На Фиг. 2 горизонтальные плоскости носовой части по уровням:
1 - главная палуба, 2 - верхний горизонтальный ряд зубьев,
3 - нижний горизонтальный ряд зубьев, 4, 5 - ледовые зубья.
Улучшенное взламывание льда происходит следующим образом (симметрично обе стороны):
- при соприкосновении наклонного форштевня ледокола с верхней частью вертикальной стенки льда первый ледовый зуб верхнего горизонтального ряда входит в лед, приподнимает верхний слой, который разрушается и обшивкой откидывается в сторону;
- второй зуб верхнего ряда подходит к стенке, приподнимает верхний слой на большем расстоянии от диаметральной плоскости ледокола, он откидывается в сторону и ледовый канал расширяется;
- затем первый зуб второго горизонтального ряда входит ниже предыдущего в вертикальную стенку льда и отламывает второй слой вверх, и он разрушенный откидывается корпусом на освободившееся от верхнего слоя место и так действуют последующие зубья по вертикали, а нижний ряд зубьев отламывает нижний слой льда и корпусом выдавливает под воду;
- следующие зубья верхнего ряда расширяют верхнюю часть канала по ширине корпуса, за ними ломают лед зубья нижележащих рядов, расширяя канал по ширине корпуса на всю толщину льда. Нижний слабый слой льда выдавливается корпусом под ледовый покров.
В результате такого взаимодействия раздельных ледовых зубьев со льдом происходит его послойное фрагментарное разрушение и удаление из канала при движении судна. При таком разрушение льда зубьями при проходе ледокола нет образования за ним крупных льдин, представляющих опасность для следующих в канале под проводкой судов. Такое фрагментарное разрушение массива льда не требует дополнительной мощности движительной установки, как при разбивании значительного массива льда по всей толщине одним форштевнем в единственном месте. Кроме этого при движении в толстом льду зубья, вошедшие в боковые стороны ледового канала, препятствуют выходу носовой части корпуса на лед, предотвращают заклинивание и остановку судна.
Ледовые зубья не представляют опасности при маневрах, швартовке судна к причалу или к другому судну бортом, потому что расположены на носовых обводах ниже ватерлинии и не выходят за цилиндрическую часть корпуса.
Устанавливать ледовые зубья можно на действующие ледоколы т.к. это не требует разработки новой конструкции корпуса, а необходимо только местное подкрепление набора и обшивки, повреждение нескольких зубьев не приводит к выводу судна из эксплуатации, их замена или ремонт возможны при постановке в лок.