ДВИЖИТЕЛЬ ЛЕДОКОЛЬНОГО СУДНА - 2 Российский патент 2019 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к судостроению, а именно к постройке новых или переоборудованию уже существующих судов ледового плавания.

Все существующие, строящиеся или только проектируемые суда ледового плавания в качестве основного движителя, как правило, используют гребные винты. Последний на сегодня не имеет альтернативы для судов свободного (без льда) плавания, хотя и имеет невысокий пропульсивный коэффициент (0,5÷0,6). Для ледокольных же судов, скорость движения которых в рабочем режиме (ломка льда) значительно снижается в сравнении с движением в чистой воде, пропульсивный коэффициент падает до 0,15÷0,30 и даже ниже, что приводит к неоправданным затратам энергии. Кроме того, ледовые поля с большой толщиной льда зачастую становятся непреодолимым препятствием, особенно для судов с дизельной энергетической установкой.

Известен движитель ледокольного судна (патент RU №2630262) использующий для передвижения во льдах подледный якорь и буксировочное устройство в виде полиспаста. Однако обеспечивая значительные тяговые усилия с весьма высоким КПД, этот движитель конструктивно достаточно сложен (блоки с большим количеством желобчатых шкивов). Кроме того, стальной канат при многократной перемотке изнашивается, что ограничивает срок его службы и повышает стоимость эксплуатации движителя.

Целью изобретения является создание движителя для судов ледового плавания (далее ДЛС) лишенного этих недостатков.

Указанная цель достигается тем, что в ДЛС включающем в себя подледный якорь, содержащий балластные емкости для забортной воды, электроприводной водяной насос, гребные винты с электроприводом, верхнерасположенную плиту с зубчатой наружной поверхностью, которой она взаимодействует с нижней поверхностью льда и буксировочное устройство, по изобретению, буксировочное устройство выполнено в виде одного или нескольких длинно ходовых гидроцилиндров (патент US №3745888 А и SU №727720 А) расположенных снаружи корпуса судна и продольно пристыкованных к его днищу. Кроме того, под днищем корпуса судна, в носовой его части, установлен барабан с электрическим кабелем и свободный конец которого присоединен к подледному якорю. Также внутри корпуса судна находятся гидропневматические аккумуляторы для подачи рабочей жидкости во внутренние полости гидроцилиндров. А в качестве рабочей жидкости используется забортная вода.

На фиг. 1 показан ДЛС, вид сбоку. На фиг. 2 показан подледный якорь, в плане.

ДЛС включает в себя подледный якорь, состоящий состоящий из двух балластных емкостей 1 с верхнерасположенной плитой 2, водяного насоса 3, двух гребных винтов 4. Плита 2, для лучшего сцепления со льдом, оснащена зубьями 5. Гребные винты 4 приводятся в действие электродвигателями 6, а насос 3 электродвигателем 7. Под днищем судна 8 располагаются длинно ходовые гидроцилиндры, включающие в себя рабочие цилиндры 9 с поршнями 10 и прикрепленными к их торцам гибкими штоками 11 (выполнены в виде стальных тросов или синтетических канатов заключенных в эластичную оболочку с гладкой наружной поверхностью). Свободные концы штоков 11 присоединяются снизу к передней части подледного якоря. Под днищем судна 8, в носовой его части, также установлен барабан 12 с электрическим кабелем 13, свободный конец которого присоединен к подледному якорю.

ДЛС действует следующим образом. По чистой воде и участкам с «легким» льдом, судно 8 движется как обычно (на винтомоторной установке). При этом, подледный якорь пристыкован к носовой части судна, значительно ниже его ватерлинии (устройство крепления не показано). При подходе к ледовому полю, со значительной толщиной льда, подледный якорь отделяется от судна 8 и за счет работы гребных винтов 4 отдаляется от судна 8, в направлении предстоящего движения, на полную длину гибких штоков 11 и с размоткой кабеля 13 с барабана 12. При этом рабочая жидкость из передней полости цилиндра 9 насосами, (не показаны) под гидростатическим давлением перекачивается в гидропневматические аккумуляторы (не показаны). Далее насосом 3 вода из балластных емкостей 1 откачивается наружу и облегченный подледный якорь всплывает опираясь плитой 2 с зубьями 5 в нижнюю поверхность льда 14. После этого, рабочая жидкость из гидропневматических аккумуляторов, с использованием вышеупомянутых насосов, под гидростатическим давлением повторно подается в переднюю полость цилиндра 9, приводя в движение поршни 10 с присоединенными к ним штоками 11 и осуществляя таким образом подтяжку (буксировку) судна 8 к подледному якорю. Для повторения вышеописанного цикла, насосом 3 производится заполнение балластных емкостей 1 забортной водой до обретения подледными якорями нулевой плавучести. Подледный якорь управляется по электрическому кабелю (не показан), совмещенному с силовым кабелем 13. При использовании двух подледных якорей (каждый со своими гидроцилиндрами), последние могут работать как в противофазе (обеспечивают непрерывный ход), так и синхронно (для преодоления участков с «тяжелым» льдом. Длина гибких штоков 11 может значительно превосходить величину рабочего хода поршней 9 и поэтому после присоединения подледного якоря к носовой части судна они могут образовывать пароболический провис.

Применение ДЛС позволит не только в 3÷5 раз повысить экономичность выполняемой работы (прокладка водных путей в ледовых полях), но и позволит ледоколам (особенно малым и средним) выполнять ранее непосильную для них работу. И в частности, позволит организовать круглогодичную навигацию на некоторых Сибирских реках.

Движитель включает в себя подледный якорь, содержащий две балластные емкости, электроприводные гребные винты и расположенную сверху плиту с зубчатой наружной поверхностью, которой она взаимодействует с нижней поверхностью льда, а также буксировочную установку, содержащую один или несколько длинноходовых, продольно расположенных вне корпуса судна гидроцилиндров, гибкие штоки которых присоединяются к задней части подледного якоря. Повышается эффективность движителя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Движитель ледокольного судна, включающий в себя подледный якорь, содержащий балластные емкости для забортной воды с электроприводным водяным насосом, гребные винты с электроприводом, верхнерасположенную плиту с зубчатой наружной поверхностью, которой она взаимодействует с нижней поверхностью льда, и буксировочное устройство, отличающийся тем, что буксировочное устройство выполнено в виде одного или нескольких длинноходовых гидроцилиндров, расположенных снаружи корпуса судна и продольно пристыкованных к его днищу.

2. Движитель по п. 1, отличающийся тем, что под днищем корпуса судна, в носовой его части, установлен барабан с электрическим кабелем, свободный конец которого присоединен к подледному якорю.

3. Движитель по п. 1, отличающийся тем, что внутри корпуса судна находятся гидропневматические аккумуляторы для подачи рабочей жидкости во внутренние полости гидроцилиндров.

4. Движитель по п. 3, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости используется забортная вода.