СУДОВОЕ ЛЕДОКОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к судостроению и касается повышения ледовой проходимости судов ледового класса и ледоколов. Известно, что суда ледового класса характеризуются способностью работать в море в зависимости от тяжести ледовых условий и подразделяются Российским морским регистром судоходства на классы - от Ice 1 до Icebreacer 9. Судовое ледокольное устройство предлагается устанавливать на судах различного назначения ледовых классов от Ice 1 до Arc 6, а также на ледоколах класса Icebreacer 6. Применение судового ледокольного устройства на судах более высокого ледового класса нерационально, т.к. при работе возникают большие нагрузки на раскалывающий орган и не обеспечивается достаточная эффективность устройства для движения судна во льдах.

Известны устройства и системы, устанавливаемые на ледоколы и суда ледового класса, повышающие их ледовую проходимость. Например, ледокольные суда (см. авт. св. СССР №217222, кл. B63B, 1965 г., авт. св. 743912, кл. B63B 35/08, 1976 г.), а также устройства для разрушения льда (см. авт. св. №675132, кл. B36B 35/08, 1977 г., патент США №3 698 340 кл. B63в 35/08, 1972 г.).

Однако в указанных авторских свидетельствах и патенте США №3 698 340 устройства для разрушения льда перед судном сложны, громоздки и требуют значительных энергетических затрат.

Наиболее экономичны устройства для разрушения льда на судах ледового класса - это устройства ударного типа, см. «Разрушение льда. Методы, технические средства», Л. Гидрометеоиздат, 1983 г., стр. 14, где отмечено, «Анализ существующих схем разрушения льда привел к необходимости развивать ударный способ как весьма перспективный».

На стр. 13, рис. 1.4(б) этого издания приведено ледокольное устройство для разрушения льда, показывающее принцип действия ледокольной системы для судов по патенту США №3 698 340, которое принято в качестве прототипа.

Устройство работает следующим образом. При движении судна в ледовых условиях по сплошному или разреженному льду в работу включается пневмогидравлический молот, который разрушает лед перед носовой оконечностью судна. При этом удары гидравлического молота по нижней поверхности льда сопровождаются гидравлическими ударами при быстром качании молота, что увеличивает силу удара.

Недостатками такого устройства являются сложность конструкции и низкая надежность работоспособности из-за необходимости точной настройки для работы и для обеспечения гидравлических ударов.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков путем упрощения ударного устройства и повышение эффективности за счет введения в устройство дополнительных способов разрушения льда.

Сущность изобретения заключается в том, что для обеспечения работы судового ледокольного устройства используется якорно-швартовный шпиль судна, с помощью которого цепью, пропущенной через блок, осуществляется качание колуна, ударяющего по нижней поверхности льда перед судном. Дополнительный эффект ледокольного устройства достигается тем, что цепь, совершая возвратно-поступательные движения является пилой. При заходе на ледовое поле с включенным ледокольным устройством раскалывание льда производится колуном, периодически ударяющим по нижней поверхности льда. При этом цепь способствует раскалыванию льда, так как надпиливает его своими возвратно-поступательными движениями. Повышение эффективности надпиливания льда достигается подсоединением к цепи высокочастотных упругих колебаний от ультразвукового генератора.

Технический результат реализации изобретения заключается в упрощении и повышении надежности ледокольного устройства за счет использования судового якорно-швартовного шпиля и применения простого ударного элемента - колуна. Повышение эффективности ледокольного устройства достигается также распиливанием льда цепью одновременно с ударами по нижней поверхности льда и усилением режущей способности цепи за счет приложения к ней высокочастотных упругих колебаний от ультразвукового генератора.

Изобретение может применяться на судах ледового класса различного назначения и на ледоколах. При этом на судах носовая часть корпуса может иметь традиционные ледокольные обводы с наклоненным к носу форштевнем и ледокольные обводы с носовым бульбом.

Предлагаемое изобретение изображено на чертежах.

Фиг. 1. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами. Вид сбоку.

Фиг. 2. Сечение A-A на Фиг. 1.

Фиг. 3. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами. Вид сверху.

Фиг. 4. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами при ходе без ледовой обстановки. Вид сбоку.

Фиг. 5. Судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами при ходе без ледовой обстановки. Вид сверху.

Фиг. 6. Судовое ледокольное устройство для судна с носовым бульбом. Вид сбоку.

Фиг. 7. Судовое ледокольное устройство для судна с носовым бульбом при ходе без ледовой обстановки. Вид сбоку.

На Фиг. 1 - Фиг. 5 показано судовое ледокольное устройство для судна с традиционными обводами.

Судовое ледокольное устройство состоит из якорно-швартовного шпиля 1 с закрепленным на верхней части турачки кривошипом 2, цепи 3, закрепленной шарнирно одним концом к кривошипу 2, а другим концом закрепленной на колуне 4. Колун 4 имеет специальную форму и закреплен на форштевне корпуса 5 судна с помощью оси 6 (см. Фиг. 1 и Фиг. 4). На судне с носовым бульбом 7 колун 4 закреплен на передней части носового бульба 7, как показано на Фиг. 6 и Фиг. 7.

Для регулировки исходной высоты колуна, устанавливаемой в зависимости от толщины ледяного покрова и осадки судна, предусмотрен рычаг 8 с блоком 9 и гидроприводом 10. Гидросистема для работы и управления гидроприводом условно не показана. Рычаг 8 закреплен шарнирно своей кормовой частью к корпусу 5 судна с помощью кронштейна 11. Для уточнения регулировки исходной высоты колуна 5, устанавливаемой в зависимости от толщины ледяного покрова и осадки судна, предусмотрен талреп 12, смонтированный между звеньями цепи 3.

Для повышения эффективности резания льда с помощью цепи в судовом ледокольном устройстве применен ультразвуковой генератор, работающий на частотах 18-22 кГц, т.к. известно, что наложение на режущий инструмент высокочастотных упругих колебаний усиливает эффект резания в 1,5-2 раза.

На Фиг. 1 и Фиг. 6 показан пьезокерамический преобразователь с концентратором 13, присоединенный к талрепу 12.

На Фиг. 3 - Фиг. 5 и Фиг. 7 пьезокерамический преобразователь с концентратором 13 условно не показан.

Рычаг 8 с блоком 9 и гидроприводом 10 предназначены также и для подъема колуна 4 в верхнее положение в случае, когда судно идет без наличия ледовой обстановки (см. Фиг. 4 и Фиг. 7).

Для закрепления колуна 4 в верхнем положении предусмотрен стопор цепной с талрепом 14. Закрепление колуна 4 с помощью стопора цепного с талрепом 14 позволяет снять цепь 3 с кривошипа 2 и уложить на палубу. Это обеспечивает использование якорно-швартовного шпиля по прямому назначению - для постановки судна на якорь и швартовных операций.

На Фиг. 4, Фиг. 5 и Фиг. 7 условно не показана цепь 3, снятая с кривошипа 2 и уложенная на палубу.

На Фиг. 1, Фиг. 3 и Фиг. 6 условно не показан стопор цепной с талрепом 14.

Судовое ледокольное устройство работает следующим образом. При подходе к разреженному или сплошному ледовому полю устройство устанавливается так, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 6. С помощью гидропривода 10 и талрепа 12 устанавливается положение колуна 4 таким образом, чтобы при проходе кривошипа 2 кормовее линии Б (см. Фиг. 3) при вращении турачки якорно-швартовного шпиля 1 происходил удар колуна 4 по нижней поверхности льдины, а усилия в цепи 3 не превышали допустимого тягового усилия турачки.

Прибор для контроля усилия в цепи 3 и система управления судовым ледокольным устройством на чертежах условно не показаны.

Затем включаются ультразвуковой генератор, якорно-швартовный шпиль 1 и дается малый передний ход судну. При этом цепь 3 при возвратно-поступательном движении в районе льда распиливает его, а ультразвуковые упругие колебания от пьезокерамического преобразователя с концентратором 13 усиливают эффект распиливания. Одновременно с этим производятся периодические удары колуна 4 по нижней поверхности льда. На Фиг. 1 и Фиг. 6 показан колун 4 в крайних положениях при его колебаниях.

В результате работы судового ледокольного устройства судно имеет повышенную проходимость во льдах благодаря периодическим ударам колуна по нижней поверхности льда перед носом судна и одновременному надпиливанию льда с помощью цепи, приводящей в движение колун.

При ходе судна в отсутствии ледовой обстановки колун 4 поднимается в верхнее положение при помощи рычага 8 с блоком 9 и гидропривода 10, как показано на Фиг. 4 и Фиг. 7, и закрепляется с помощью стопора цепного с талрепом 14.

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого изобретения являются высокая надежность, простота конструкции и низкие энергетические затраты для разрушения льда.

Изобретение относится к области судостроения и касается повышения ледовой проходимости судов. Предложено судовое ледокольное устройство, которое содержит колун, закрепленный шарнирно на горизонтальной оси в носовой подводной части судна так, что во время хода судна колун находится подо льдом и направлен вперед. Колун приводится в колебательное движение с помощью якорно-швартовного шпиля с закрепленным на его верхнем фланце кривошипом, передающим движение на колун посредством цепи, соединенной шарнирно с кривошипом, проведенной через блок, установленный на рычаге в носу вблизи форштевня, и прикрепленной к колуну. При этом цепь является дополнительным элементом разрушения льда в качестве пилы, так как совершает возвратно-поступательные движения. Для регулировки исходной высоты колуна в зависимости от толщины ледяного покрова и осадки судна предусмотрены рычаг с блоком и гидроприводом, а также талреп, смонтированный между звеньями цепи. Предусмотрена фиксация колуна в верхнем нерабочем положении. Технический результат заключается в упрощении конструкции, повышении надежности и эффективности судового ледокольного устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Судовое ледокольное устройство для повышения ледовой проходимости, включающее в себя элемент, ударяющий периодически по нижней поверхности льда, отличающееся тем, что с целью повышения надежности, упрощения конструкции и уменьшения энергозатрат ударное устройство в виде колуна (3), закрепленного шарнирно в носовой подводной части судна с помощью горизонтальной оси (6) так, что колун находится подо льдом с направлением вперед и приводится в колебательное движение с помощью якорно-швартовного шпиля (1) с закрепленным на его верхнем фланце кривошипом (2), передающим движение на колун (4) посредством цепи (3), соединенной шарнирно с кривошипом (2), пропущенной через блок (9) с рычагом (8) и прикрепленной к колуну (4), при этом цепь 3 является дополнительным элементом разрушения льда в качестве пилы, так как совершает возвратно-поступательные движения, кроме того, для уточнения регулировки исходной высоты установки колуна (4), осуществляемой рычагом (8) с блоком (9) и гидроприводом (10), закрепленными в носу вблизи форштевня, в цепь (3) между звеньями над палубой смонтирован талреп (12), а для фиксации колуна (4) в верхнем нерабочем положении предусмотрен стопор цепной с талрепом (14).

2. Судовое ледокольное устройство по п. 1, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности распиливания льда цепью (3) к ней через талреп (12) подсоединен пьезокерамический преобразователь с концентратором (13) от ультразвукового генератора упругих колебаний.