СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ЛЕДОКОЛЬНЫХ СВОЙСТВ ВОДНОГО СУДНА И СУДНО, СКОНСТРУИРОВАННОЕ СОГЛАСНО ЭТОМУ СПОСОБУ Российский патент 2012 года по МПК B63B35/08 B63H5/08 B63H5/125 

Изобретение относится к способу, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, создания водного судна, главным образом, ледокола или грузового судна, танкера или подобного транспортного судна с улучшенными характеристиками проникновения в лед, при этом судно имеет корпус с первым концом и вторым концом и снабжено на втором конце узлом двигателя, которое создает основную двигательную силу судна, тогда как судно перемещается любым концом вперед, и рулевое управление судна, в соответствии с чем упомянутый второй конец судна имеет такую форму и размеры, чтобы как таковой он имел бы характеристики эффективного проникновения в лед. Изобретение также относится к судну в соответствии с ограничительной частью пункта 7 формулы изобретения.

Существует необходимость в использовании различного рода транспортных суден, танкеров, вспомогательных суден и т.п., которые в дополнении к работе в условиях открытой воды также работают в условиях воды, покрытой льдом, и сегодня в возросшей степени даже в арктических условиях. Фактически, чтобы эффективно перемещаться, для судна требуются различные конструкции носа судна, которые соответствовали бы различным условиям. С этой целью был разработан принцип, согласно которому носовой конец и кормовой конец судна оптимизированы для различных условий, соответственно. Этот принцип описан, например, в патенте США №5218917, и в соответствии с этим кормовой конец судна имеет такую форму и размеры, чтобы разрушать лед более эффективно, чем носовой конец судна таким образом, что в условиях тяжелого льда судно перемещается в направлении кормы, тогда как в условиях открытой воды судно перемещается более эффективно в обычном направлении вперед. Кроме конструкции и усиления кормового конца корпуса судна самого по себе, отличительная черта принципа заключается в том, что основные устройства двигателя на кормовом конце судна включают в себя два устройства поворотного рулевого гребного винта, гребные винты которых вместе с нижней частью кормового конца, который по форме скошен соответствующим образом, разбивают лед. В отличие от стационарного устройства гребного винта, в котором гребной винт вращается вокруг вала, установленного неподвижно на корпусе судна, термин «устройство рулевого гребного винта» относится в этом подробном изложении к гребному винту, который вместе с его приводным валом может поворачиваться вокруг отдельного вала и который может быть использован для маневрирования судном без какого-либо отдельного рулевого средства.

Если цель заключается в применении этого принципа на больших грузовых суднах, такие как танкеры, то судну требуется также довольно большая тяговая мощность как таковая. Однако устройства рулевого гребного винта согласно современной технологии имеют свои ограничения для тяговой мощности, тяговые мощности фактически составляют около 20 мегаватт на устройство рулевого гребного винта. Ограничения, относящиеся к устройствам рулевых гребных винтов с большими мощностями, чем указанная, включают в себя, например, требуемое пространство, вес и цену.

В публикации ЕР 1472135 описан узел двигателя, известный само по себе, который пригоден для использования на больших трейлерных суднах, и содержащий неподвижное устройство гребного винта и устройства рулевых гребных винтов, размещенные по обе стороны от него. Это решение само по себе обладает преимуществами, что касается стоимости и использования пространства, если проблема касается требуемого пространства и обеспечения достаточно большой тяговой мощности также для больших судов. Но в документе нет какого-либо упоминания относительно пригодности этого решения для судов, которые в дополнение к условиям открытой воды могут также перемещаться в условиях воды, покрытой льдом.

Таким образом, судам, которые предназначены для использования в изменяющихся условиях и которые были бы особенно пригодны также для использования в условиях тяжелого льда, которые в этом контексте включают в себя, в дополнение к толстому ровному льду, главным образом торосы, образованные из пакового льда и ледяных образований, требуется корпус судна, который имеет форму, пригодную для лучшего использования в условиях открытой воды, удовлетворительные характеристики проникновения в лед для условий тяжелого льда и, дополнительно, достаточную тяговую мощность саму по себе. Кроме самой по себе способности эффективно разбивать лед в терминах экономного использования топлива, характеристики проникновения в лед включают в себя, в этом контексте, также и способность в целом перемещаться в условиях тяжелого льда, таких как паковый лед и через ледяные торосы, что в дополнение к соответствующей форме конструкции также требует достаточной жесткости. Это очевидно, например, при рулевом управлении через ледяные торосы и паковый лед для разгрузки и/или погрузки на базе, расположенной в арктических условиях.

Вышеупомянутые проблемы частично распространяются также на современные ледоколы, которым приходится перемещаться в течение длительного времени в открытых водах перед тем, как они выполняют реальные ледокольные задачи. Дополнительно, корпус судна на ледоколах сконструирован для оптимальной работы главным образом по разбиванию толстого ровного льда, таким образом, ледяные торосы и паковые льды являются значительно более сложной работой при перемещении вперед. Даже если требуется определенная способность также разбивать лед, когда ледоколы перемещаются в направлении кормы, чтобы обеспечить подвижность и маневренность, например, при движении и повороте в открытый канал, способность ледокола разбивать лед при движении в направлении кормы в целом значительно хуже, чем при движении в направлении вперед.

Задача настоящего изобретения - обеспечить решение вышеупомянутых проблем, и таким образом создать судно, которое может быть ледоколом или судном, которое пригодно для транспортировки различного рода грузов, при этом судно более пригодно, чем раньше для применения в вышеупомянутых изменяющихся рабочих условиях, особенно в условиях тяжелого льда, например, при маневрировании через ледяные торосы, ледовые образования или паковый лед.

Предметами изобретения являются первоначально достигнутые, как они раскрыты в пунктах 1 и 7 приложенной формулы изобретения, и более точно, как описано в других пунктах формулы изобретения. В этом контексте термины «первый конец» и «второй конец» судна были использованы вместо терминов «носовой конец» и «кормовой конец», соответственно, поскольку упомянутые последними термины могут дать пространство для толкования, если судно используется и перемещается вперед в определенных рабочих условиях лучше переменно одним или другим концом вперед.

Согласно изобретению, указанный узел двигателя судна выбирают таким образом, чтобы он включал в себя, по меньшей мере, три устройства двигателя, по меньшей мере, большая часть из которых являются устройствами рулевых гребных винтов и которые размещены, по меньшей мере, на двух различных расстояниях от второго конца судна таким образом, что, когда судно движется во льду или ледовых образованиях упомянутым вторым концом вперед, гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный рядом с вторым концом судна, размещен так, чтобы ломать лед, при этом гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный дальше от упомянутого второго конца судна, размещен так, чтобы перемещать раздробленный лед или куски льда дальше от ледовых образований.

С помощью изобретения можно значительно улучшить способность и как ледокола, и как судна, пригодного для перевозки различного рода грузов, перемещаться вперед, особенно в трудных условиях пакового льда и через ледовые торосы, тем концом вперед, на котором размещена основная тяговая мощность судна в обоих направлениях движения. Кроме того, этот конец судна также применим для ломки довольно толстого ровного льда, что полезно в случае грузовых транспортных судов. Устройства рулевых гребных винтов, размещенные ближе к второму концу, работают эффективно при ломке или разрушении паковых ледовых масс. Подобным образом, когда устройство двигателя, находящееся дальше впереди от второго конца, используется для перемещения раздробленных и разломанных кусков льда и ледовых масс с пути, можно значительно улучшить перемещение и как ледокола, так и другого судна, особенно в паковом льду и ледяных торосах по сравнению с решениями по предшествующему уровню техники.

Настоящее решение не влияет на форму противоположного конца судна, но конец сам по себе может быть изготовлен как наилучшим образом подходящий для результативного движения вперед в открытых водах или, в случае ледокола, может быть оптимизирован соответствующим образом, чтобы подходить для разбивания толстого ровного льда. Кроме того, в зависимости от фактических рабочих условий, т.е. степени маневрирования в открытой воде по сравнению с движением в условиях воды, покрытой льдами, упомянутый противоположенный конец на грузовых суднах может также быть сконструирован так, чтобы он мог бы быть использован с преимуществом даже для ломки ровного льда. Таким образом, в то же самое время узел согласно изобретению может обеспечить и ледоколу и судну лучшие эксплуатационные характеристики в целом как для ломки ровного льда, так и для ломки пакового льда.

C целью обеспечения эффективной работы узла в условиях воды, покрытой льдом, устройства двигателя, размещенные на различных расстояниях от упомянутого второго конца судна, расположены бок о бок в поперечном направлении судна.

Одним предпочтительным путем использования выбранного устройства двигателя является использование одного или более гребного винта для разбивания ледяных образований путем подачи туда потока воды, вследствие чего также создается больше общей тяговой мощности устройствами двигателя, чтобы перемещать судно по направлению к ледовым образованиям, которые должны быть разбиты и чтобы перемещать разбитый лед дальше от ледовых образований.

Устройствами двигателя судна, предназначенными для разбивания, льда являются предпочтительно устройства рулевых гребных винтов. Это позволяет поворачивать их и таким образом обеспечивать более эффективную работу и перемещение судна в условиях тяжелого льда. Использование устройств рулевых гребных винтов согласно изобретению не зависит само по себе от того, являются ли устройства так называемыми толкающими или тяговыми устройствами рулевых гребных винтов при обычной работе судна. Что является главным, так это положение гребного винта устройства двигателя в момент, когда оно используется, как заявлено в изобретении.

В предпочтительном практическом варианте осуществления узел двигателя выбран таким образом, что он содержит поворотные устройства рулевых гребных винтов, размещенные на расстоянии от продольной центровой линии корпуса судна с обеих его сторон, и стационарное устройство гребного винта, размещенное между устройствами рулевых гребных винтов, при этом удаленность гребного винта стационарного устройства гребного винта от второго конца судна несомненно больше, чем удаленность гребных винтов устройств рулевых гребных винтов, когда судно движется во льдах вторым концом вперед. Таким образом, устройства рулевых гребных винтов самые близкие к упомянутому второму концу судна надежно рубят ледяные торосы, тогда как стационарное устройство гребного винта, расположенное дальше, позволяет придать концу судна такую форму в области, находящейся в средней части судна, что углы разбивания льда на кормовом конце могут оставаться положительно плоскими для преодоления льда. Это решение позволяет разбитому льду свободно проходить под судном и далее в канал за судном, чтобы не препятствовать движению судна вперед. В дополнение, стационарное устройство двигателя обеспечивает судну эффективную тягу, когда оно движется в открытой воде, свободной ото льда.

Учитывая вышеупомянутые факторы, устройства рулевых гребных винтов предпочтительно имеют такие размеры, чтобы они во всем соответствовали, по меньшей мере, половине полной тяговой мощности судна.

Далее изобретение пояснено с помощью примера со ссылкой на приложенные схематичные чертежи, на которых:

фиг.1 - вид кормовой части судна согласно изобретению, если смотреть под наклоном снизу; и

на фиг. 2 - вид судна с фиг.1, если смотреть снизу таким образом, чтобы и носовой конец и кормовой конец были показаны.

На чертежах ссылочная позиция 1 относится к корпусу судна. В целях ясности первый конец и второй конец корпуса судна здесь названы носовой конец 2 и кормовой конец 3, соответственно. В принципе, судном может быть любое грузовое судно или ледокол, предназначенные для работы и в условиях открытой воды и в условиях наличия льда.

Согласно настоящему изобретению основной узел двигателя судна размещен на кормовом конце судна, и в этом случае он включает в себя два устройства 4 рулевых гребных винтов и между ними гребной винт 5, расположенный на конце стационарного вала. В зависимости от типа и размера судно может быть снабжено, в дополнение к основному узлу двигателя, также устройствами двигателя, размещенными на носовом конце, например, туннельным гребными винтами, если это требуется, чтобы помогать движению судна в гаванях и других узких местах. Принципиально, однако, что судно перемещается и вперед и в обратном направлении посредством упомянутого основного узла двигателя согласно изобретению.

Как показано на чертежах, устройства 4 рулевых гребных винтов размещены поблизости от кормового конца 3 судна ниже конструкционной ватерлинии 6. Кормовой конец 3 находится рядом с конструкционной ватерлинией 6, и отчасти над ней и имеет форму, скошенную таким образом, что он способен разбивать лед и позволять продвижение судна во льду таким образом, что устройства 4 рулевых гребных винтов могут пробуравливать лед гребным винтом впереди. Таким образом, насколько полезно устройство, настолько возможно его выполнение для движения в условиях тяжелого льда, главным образом, в паковом льду и ледяных торосах, образованных из него. Как показано дальше на чертежах, гребные винты устройств 4 рулевых гребных винтов в этом случае размещены определённо ближе к кормовому концу 3 судна, чем гребной винт стационарного устройства 5 гребного винта, гребной винт которого, когда судно движется кормовым концом вперед, направляет и убирает куски разбитого льда под судно и дальше в канал, образованный за судном, и/или частично в боковые стороны, главным образом, если речь идет о ровном льде.

Согласно основным принципам изобретения, устройство двигателя кормового конца 3 судна содержит устройства гребного винта, фактически наиболее подходят три устройства гребного винта, которые размещены на двух различных расстояниях от кормового конца 3 судна. Соответственно, одно или более устройство 4 рулевых гребных винтов размещено на кормовом конце 3 судна таким образом, что упомянутые гребные винты размещены наиболее близко ко льду и таким образом участвуют в процессе разбивания льда. Кроме того, кормовой конце 3 снабжен одним или более устройством гребного винта, либо устройствами 4 рулевых гребных винтов или стационарными устройствами 5 гребного винта для эффективного удаления кусков разбитого льда с пути судна, при этом эти устройства размещены дальше от кормового конца 3, чем упомянутые гребные винты устройств 4 рулевых гребных винтов, когда судно движется во льдах кормовым концом 3 вперед. Это является важным, поскольку в условиях тяжелого льда массы разбитого льда уже сами по себе мешают главным образом движению судна вперед в ледовом поле.

На чертежах показан наиболее предпочтительный вариант осуществления изобретения, который снабжен одни стационарным устройством 5 гребного винта для удаления кусков льда. Дополнительно к этой работе упомянутый стационарный гребной винт 5 является предпочтительным, когда целью является обеспечить достаточную тяговую мощность также при маневрировании вперед при использовании судна в открытой воде. В рамках изобретательской идеи, кроме того, даже все устройства гребного винта в узле гребного винта могут быть рулевыми гребными винтами 4, и одним вариантом может быть узел, который содержит только один рулевой гребной винт 4 в качестве самого кормового гребного винта для пробивания канала при движении в направлении кормы, при этом два других рулевых гребных винта 4 обеспечивают удаление кусков льда. Наиболее предпочтительный узел двигателя в каждом конкретном случае выбирают на основе условий, в которых предполагается использовать судно.

Хотя кормовой конец 3 судна размещен согласно изобретению таким образом, чтобы его характеристики проникновения в лед были насколько это возможно хорошими, главным образом, в паковом льду и подобных условиях тяжелого льда, другие признаки могут быть лучше учтены при создании конструкции и формы носового конца 2 судна. Примером этого является работа в открытой воде, но также движение вперед, например, в поле более ровного льда, поскольку фактически наиболее оптимальные узлы отличаются один от другого в определенной степени в зависимости от того, является ли целью эффективно оптимизировать движение в условиях ровного льда или в паковом льду, или в условиях ледяных торосов. Когда судно движется вперед, устройства 4 рулевых гребных винтов предпочтительно могут быть повернуты на половину оборота таким образом, что они являются тяговыми гребными винтами также и в этой ситуации.

Данное изобретение не ограничено показанным вариантом осуществления изобретения, при этом некоторые изменения находятся в рамках приложенной формулы изобретения.

Способ выполнения водного судна с улучшенными характеристиками проникновения в лед включает корпус (1) судна с первым концом (2) и вторым концом (3), который снабжен узлом двигателя, создающим основную двигательную тягу судна в то время, как судно движется любым концом вперед. Узел двигателя включает, по меньшей мере, три устройства двигателя, по меньшей мере, большая часть из которых являются устройствами (4) рулевых гребных винтов и размещены на, по меньшей мере, двух различных расстояниях от второго конца (3) судна, таким образом, что, когда судно движется во льду или в ледяных образованиях вторым концом (3) вперед, гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенными рядом со вторым концом (3) судна, размещен так, чтобы разбивать лед. Гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный дальше от второго конца (3) судна, размещен так, чтобы перемещать раздробленный лед или куски льда дальше от ледяных образований. Водное судно с улучшенными характеристиками проникновения в лед, содержит узел двигателя, имеющий, по меньшей мере, три устройства двигателя, по меньшей мере, большая часть из которых являются устройствами (4) рулевых гребных винтов и которые размещены на, по меньшей мере, двух различных расстояниях от второго конца (3) судна таким образом, что, когда судно движется во льдах или ледяных образованиях вторым концом (3) вперед, гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный рядом со вторым концом (3) судна, размещен так, чтобы разбивать лед. Обеспечивается способность судна эффективно разбивать лед и перемещаться в условиях тяжелого льда. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ выполнения водного судна, главным образом, ледокола или грузового судна, танкера или подобного транспортного судна с улучшенными характеристиками проникновения в лед, при этом судно имеет корпус (1) судна с первым концом (2) и вторым концом (3) и снабжено на втором конце узлом двигателя, который создает основную двигательную тягу судна, в то время как судно движется любым концом вперед, и рулевое управление судна, вследствие чего второй конец (3) судна имеет такую форму и конструкцию, что он сам по себе имеет эффективные характеристики проникновения в лед, отличающийся тем, что узел двигателя выбирают таким образом, чтобы он включал в себя, по меньшей мере, три устройства двигателя, по меньшей мере, большая часть из которых являются устройствами (4) рулевых гребных винтов и размещены на, по меньшей мере, двух различных расстояниях от второго конца (3) судна, таким образом, что, когда судно движется во льду или в ледяных образованиях вторым концом (3) вперед, гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенными рядом со вторым концом (3) судна, размещен так, чтобы разбивать лед, при этом гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный дальше от второго конца (3) судна, размещен так, чтобы перемещать раздробленный лед или куски льда дальше от ледяных образований.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройства двигателя, расположенные на различных расстояниях от второго конца (3) судна, размещены бок о бок в поперечном направлении судна.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что один или более гребных винтов используют для разбивания ледяных образований путем подачи к ним потока воды, вследствие чего дополнительно создается более общая двигательная тяга устройств двигателя, чтобы перемещать судно по направлению к ледяным образованиям, которые подлежат разбиванию, и перемещать разбитый лед от ледяных образований.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройствами двигателя судна, предназначенными для разбивания льда, являются устройства (4) рулевых гребных винтов.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что узел двигателя выбирают таким образом, чтобы он включал в себя поворотные устройства (4) рулевых гребных винтов, расположенные на расстоянии от осевой центровой линии корпуса (1) судна с двух его боковых сторон, и стационарное устройство (5) гребного винта, расположенное между устройствами рулевых гребных винтов, причем удаленность гребного винта стационарных устройств (5) гребного винта от второго конца (3) судна явно больше, чем удаленность гребных винтов устройств (4) рулевых гребных винтов, когда судно движется во льду вторым концом вперед.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что устройства (4) рулевых гребных винтов вместе соответствуют, по меньшей мере, половине полной тяговой мощности судна.

7. Водное судно с улучшенным характеристиками проникновения в лед, в частности ледокол или грузовое судно, танкер или подобное транспортное судно, причем судно имеет корпус (1) судна с первым концом (2) и вторым концом (3) и снабжено на втором конце узлом двигателя, который создает основную двигательную тягу судна, когда судно движется любым концом вперед, и рулевое управление судна, вследствие чего второй конец (3) судна имеет такую форму и конструкцию, что он сам по себе имеет характеристики эффективного проникновения в лед, отличающееся тем, что узел двигателя содержит, по меньшей мере, три устройства двигателя, по меньшей мере, большая часть из которых являются устройствами (4) рулевых гребных винтов и которые размещены на, по меньшей мере, двух различных расстояниях от второго конца (3) судна таким образом, что, когда судно движется во льдах или ледяных образованиях вторым концом (3) вперед, гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный рядом со вторым концом (3) судна, размещен так, чтобы разбивать лед, при этом гребной винт с одним или более устройствами двигателя, расположенный дальше от второго конца (3) судна, размещен так, чтобы перемещать раздробленный лед или куски льда дальше от ледяных образований.

8. Судно по п.7, отличающееся тем, что устройства двигателя, расположенные на различных расстояниях от второго конца (3) судна, размещены бок о бок в поперечном направлении судна.

9. Судно по п.7, отличающееся тем, что устройствами двигателя, предназначенными для раздробления и разбивания льда, являются устройства (4) рулевых гребных винтов.

10. Судно по любому из пп.7-9, отличающееся тем, что устройство двигателя содержит поворотные устройства (4) рулевых гребных винтов, расположенные на расстоянии от продольной центровой линии корпуса (1) судна с обеих его сторон, и стационарное устройство (5) гребного винта, расположенное между устройствами рулевых гребных винтов.

11. Судно по п.10, отличающееся тем, что устройства (4) рулевых гребных винтов вместе соответствуют, по меньшей мере, половине полной тяговой мощности судна.