Кормовая оконечность ледокольного танкера Российский патент 2024 года по МПК B63B35/08 B63B1/08 

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции кормовой оконечности и пропульсивного комплекса (из трех винторулевых колонок) ледокольных судов двойного действия (совмещающих в одном корпусе ледокол и торговое судно), эксплуатирующихся в тяжелых ледовых условиях кормой вперед.

Освоение Арктики, развитие северного морского пути, обеспечение экономической эффективности транспортировки больших объемов нефти обуславливает целесообразность использования крупнотоннажных танкеров двойного действия с повышенной мощностью и ледовой ходкостью, которые в тяжелых ледовых условиях эксплуатируются кормой вперед (задний ход), что снижает ледовое сопротивление и, соответственно, эксплуатационные расходы на топливо и ледокольную проводку.

Разработка таких танкеров выполняется с учетом опыта проектирования и эксплуатации крупнотоннажных газовозов двойного действия типа «Кристоф де Маржери» с пропульсивным комплексом из трех винторулевых колонок (ВРК) с мощностью на валах 3×15 МВт. Применение ВРК на танкерах позволяет обеспечить его управляемость, повысить маневренность и эффективность заднего хода в ледовых условиях за счет размыва ледовых образований струей от гребного винта при повороте ВРК. В то же время на режимах заднего хода ВРК подвергаются интенсивному ледовому воздействию, а пространство между стойками ВРК может забиваться обломками льда (эффект "заклинки"), что снижает эффективность движения судна. Это является характерной особенностью газовоза «Кристоф де Маржери» при движении во льдах толщиной около 2 м, что обусловлено (фиг. 1, где приведен вид снизу на днище газовоза) особенностями кормовой оконечности судна с тремя выступами для установки ВРК, которые образуют ломаные ватерлинии. Указанные выступы подрезают ледовый покров, при этом разрушение льда изгибом не происходит, что приводит к образованию крупных обломков льда, застревающих между стойками ВРК. В результате увеличивается ледовое сопротивление и снижается ледопроходимость судна, определяемая толщиной ровного льда при прочности льда на изгиб 500 КПа, преодолеваемого судном на минимально-устойчивой скорости около 2 узлов. Таким образом, разрушение льда акватории на обломки, ширина которых много меньше расстояния между стойками ВРК, имеет важное значения для снижения ледового сопротивления, повышения ледопроходимости и маневренности.

Известна конструкция кормовой оконечности судна ледового плавания (патент на изобретение RU 2494911, принятый в качестве прототипа), в котором для снижения ледового сопротивления предложено разместить пропульсивный комплекс из трех полноповоротных ВРК на одной плоской горизонтальной площадке, огороженной ледоотводящим выступом. При этом кормовая часть судна выше ледоотводящего выступа имеет форму ледокольного носа, а кормовые обводы ниже упомянутой площадки, примыкающие к днищу, имеют клиновидную форму с S-образными ватерлиниями. При движении судна задним ходом ледовый покров изгибается ледокольным носом кормы, далее наползает под кормовую часть и упирается в ледоотводящий выступ, где происходит разрушение ледового покрова на сектора, что предотвращает взаимодействие льда со стойками ВРК и, как следствие, обеспечивает возможность их беспрепятственного одновременного поворота. Однако данный вариант компоновки пропульсивного комплекса и конструкции кормы имеет ряд недостатков, заключающихся в том, что в процессе взаимодействия ледоотводящего выступа с ледовым покровом увеличивается ледовое сопротивление и снижается ледопроходимость судна. Кроме того, предлагаемая форма корпуса с горизонтальной площадкой и ледоотводящим выступом приводит к значительному росту гидродинамического сопротивления, существенно снижающему скорость на чистой воде.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение ледовой ходкости и маневренности на заднем ходу в ледовых условиях, а также на чистой воде для режимов переднего и заднего хода.

Для этого в кормовой оконечности ледокольного танкера с пропульсивным комплексом из трех винторулевых колонок, размещенных в кормовой оконечности треугольником, согласно изобретению, каждая винторулевая колонка расположена на отдельной площадке (фундаменте), выполненной в виде ледового зуба с обтекаемой формой и с острой входящей кромкой со стороны транца (принимающей набегающий поток воды и обломки льда при движении кормой вперед), задняя кромка ледового зуба плавно переходит в корпус ледокольного танкера (без уступов для снижения гидродинамического сопротивления кормы при эксплуатации танкера на чистой воде), центральная винторулевые колонки установлена в диаметральной плоскости ледокольного танкера, а бортовые винторулевые колонки смещены относительно центральной винторулевой колонки в нос судна на расстояние, обеспечивающее свободное вращение винторулевых колонок друг относительно друга, кормовая оконечность ледокольного танкера (для эффективного наползания на лед на режиме движения задним ходом) имеет выпуклую "ложкообразную'" форму с гладкой ватерлинией, угол α входа ватерлинии составляет 67-72°, угол наклона первого теоретического шпангоута составляет 67-57°, угол ϕ наклона ахтерштевня составляет 19-27° (для балластной и проектной осадок соответственно).

Высота ледового зуба в районе входящей кромки зависит от толщины льда и составляет не менее 40% от максимальной толщины ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода.

Сущность технического решения поясняется рисунками, где изображено: на фиг. 2 - схематично показана кормовая часть ледокольного танкера с тремя ВРК и центральным скегом с S-образными ватерлиниями (вид снизу на днище); на фиг. 3 - вид сбоку кормовой оконечности в диаметральной плоскости ледокольного танкера; на фиг. 4 - схематично показан принцип работы кормы танкера при движении задним ходом во льду.

На фигурах обозначено: 1 - корпус танкера; 2 - ВРК; 3 - ватерлиния; 4 - ледовый зуб; 5 - входящая кромка ледового зуба; 6 - задняя кромка ледового зуба; 7-8 - сектор льда; 9 - обломок льда; α - угол входа действующей ватерлинии 67° и 72°; ϕ - угол наклона ахтерштевня 19° и 27°.

Кормовая оконечность ледового танкера имеет (фиг. 2) корпус 1, три ВРК 2, которые размещаются на фундаментах, оформленных в виде ледовых зубьев 4 с хорошо обтекаемой формой и с острой входящей кромкой 5 для раскалывания обломков льда из ледового покрова, разрушенного изгибом при контакте с корпусом и снижения интенсивности контакта стойки ВРК со льдом. Для обеспечения раскалывания обломка льда высота ледового зуба в районе входящей кромки составляет не менее 40% от максимальной толщины ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода. Поперечный размер ледового зуба 4 определяется диаметром посадочного узла ВРК. Задняя кромка ледового зуба 6 плавно переходит в корпус 1 без уступов для снижения гидродинамического сопротивления кормы при эксплуатации танкера на чистой воде. Ледовые зубья устанавливаются на корпус 1 танкера с центральным скегом с S-образными ватерлиниями 3, что позволяет улучшить гидродинамическое обтекание кормы в указанном районе на режиме переднего и заднего хода. Центральные, бортовые ВРК и соответственно ледовые зубья на днище корпуса 1 размещаются треугольником. Центральная ВРК смещена в сторону транца, а бортовые ВРК смещены относительно центральной в нос танкера на расстояние, обеспечивающее свободное вращение всех трех ВРК. Для прохода обломков льда и предотвращения "заклинивания" обломков льда между стойками бортовой и центральной ВРК расстояние между ними составляет не менее 5×t_max, где t_max - максимальная толщина ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода. Дополнительно размещение ВРК регламентируется обеспечением бесконтактного поворота ВРК, при этом в плоскости ватерлиний гребные винты бортовых ВРК не должны выходить за действующую ватерлинию при любом угле поворота. Обводы кормовой оконечности ледокольного танкера имеют "ложкообразную" форму с гладкой ватерлинией 3 и углом α входа действующей ватерлинии 67° и 72°, (фиг. 2), угол наклона первого теоретического шпангоута 67° и 57° (5% длины судна ватерлинии от ахтерштевня кормовой оконечности), углом ϕ наклона ахтерштевня 19° и 27° для балластной и проектной осадок соответственно (фиг. 3). Для относительной толщины ровного льда не более t/B=0.048, где t - толщина ровного льда, В - ширина танкера, представленные значения гарантированно обеспечивают разрушение изгибом ровного ледового покрова действующей ватерлинией на два сектора (обломка льда) между центральной и бортовой ВРК, которые дополнительно подрезаются и раскалываются острой входящей кромкой ледовых зубьев на более мелкие обломки, свободно проходящими по днищу между ледовыми зубьями.

Эксплуатация предлагаемого танкера ледового плавания на режиме заднего хода в ледовых условиях осуществляется следующим образом. При взаимодействии корпуса 1 танкера с ледовым покровом происходит разрушение ледового покрова изгибом на обломки льда 7 (фиг. 4) в результате которого между бортовой и центральной ВРК образуются два сектора льда 7, 8. Третий обломок льда 9 образуется в районе бортового ледового зуба со стороны скулы кормы. По мере продвижения кормы острая входящая кромка центрального и бортового ледовых зубьев дополнительно подрезает и раскалывает обломки льда на более мелкие, что предотвращает прорезание льда стойками ВРК 2. Более мелкие обломки льда свободно без заклинков проходят между ВРК 2, после чего попадают на поверхность скега с S-образной ватерлинией и сбрасываются с борта, тем самым предотвращается образование ледового нагромождения на днище судна (фиг. 4). Обломок 9 подрезается входящей кромкой бортового ледового зуба и также сбрасывается с днища на борт.

При эксплуатации на чистой воде на режиме переднего хода обеспечивается безотрывное обтекание кормы и тем самым снижение гидродинамического сопротивления и повышение эффективности эксплуатации.

Кормовая оконечность ледокольного танкера двойного действия с пропульсивным комплексом из трех ВРК является частью корпуса судна, обеспечивает требуемые мореходные характеристики конструктивной защитой винторулевого комплекса судна от воздействия на него обломков льда при движении кормой вперед.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции кормы и пропульсивного комплекса ледокольных судов, эксплуатирующихся в тяжелых ледовых условиях кормой вперед. Кормовая оконечность ледокольного танкера имеет движительно-рулевой комплекс, который включает размещенные треугольником в кормовой оконечности корпуса танкера три винторулевые колонки. Винторулевые колонки расположены на отдельных площадках, выполненных в виде ледовых зубьев с обтекаемой формой и с острой входящей кромкой со стороны транца. Задняя кромка ледового зуба плавно переходит в корпус танкера без уступов. Бортовые винторулевые колонки смещены относительно центральной винторулевой колонки на расстояние, обеспечивающее бесконтактный поворот винторулевых колонок. В плоскости ватерлиний гребные винты бортовых винторулевых колонок не выходят за действующую ватерлинию при любом угле поворота. Обводы кормовой оконечности танкера имеют «ложкообразную» форму с гладкой ватерлинией, где угол α входа ватерлинии составляет 67-72°, угол наклона первого теоретического шпангоута 57-67°, угол ϕ наклона ахтерштевня 19-27° для балластной и проектной осадок соответственно. Достигается улучшение ледовой ходкости танкера в ледовых условиях на режимах движения задним ходом, а также ходкости на чистой воде. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Кормовая оконечность ледокольного танкера, имеющая движительно-рулевой комплекс, включающий размещенные треугольником в кормовой оконечности корпуса танкера три винторулевые колонки, при этом центральная винторулевая колонка установлена в диаметральной плоскости судна со смещением в сторону транца, и побортно установленные две винторулевые колонки, отличающаяся тем, что винторулевые колонки расположены на отдельных площадках, выполненных в виде ледовых зубьев с обтекаемой формой и с острой входящей кромкой со стороны транца, задняя кромка ледового зуба плавно переходит в корпус танкера без уступов, бортовые винторулевые колонки смещены относительно центральной винторулевой колонки на расстояние, обеспечивающее бесконтактный поворот винторулевых колонок, при этом в плоскости ватерлиний гребные винты бортовых винторулевых колонок не выходят за действующую ватерлинию при любом угле поворота, при этом обводы кормовой оконечности танкера имеют «ложкообразную» форму с гладкой ватерлинией, с углом α входа ватерлинии составляет 67-72°, угол наклона первого теоретического шпангоута 57-67°, угол ϕ наклона ахтерштевня 19-27° для балластной и проектной осадок соответственно.

2. Кормовая оконечность ледокольного танкера по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между стойками бортовой и центральной винторулевых колонок составляет не менее 5×t_max, где t_max - максимальная толщина ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода.

3. Кормовая оконечность ледокольного танкера по п.1, отличающаяся тем, что высота ледового зуба в районе входящей кромки составляет не менее 40% от максимальной толщины ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода.