Корпус ледокола Советский патент 1986 года по МПК B63B35/08 B63B3/16 

112

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям корпусов судов активного ледового плавания, преимущественно ледоколов.

Целью изобретения является увеличение ледовой ходкости в тяжелых сплогиных льдах путем повышения эффективности ледоразрушения.

На фиг. 1 показан теоретический чертеж носовой части корпуса ледокола, вид сверху (полуширота) ; на фиг.2 - то же, главный вид . (бок); на фиг.З - то же, поперечное сеч е- иие (корпус ; на фиг.4 - профили рабочих и переходных участков, где ватерлинии проведены через 0,25 м от осадки 12,5 м до максимальной осадки 16м, а сечения надводного борта - через 0,5 м; на фиг.5 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.7 - сечение на фиг.4; на фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.4; на фиг.9 - сечение Д-Д на фиг.4.

Корпус ледокола содержит носовую, среднюю и кормовую части обшивки (не показаны), имеющие плавные лекальные обводы обычного ледокольного типа. Носовая часть, корпуса имеет ступен- чатообразную вставку криволинейной формы, ограниченной по осадке снизу н сверху плавными лекальными обводам 1 обшивки. Форма этой вставки может быть описана рядом ватерлиний теоретического чертежа, например на проекции гюлуширота.

Конструктивная ватерлиния 2 ледокола проходит между плавными лекальными обводами 1 корпуса судна и представляет собой в пределах длины вставки ломаную линию со скругленньми углами. Первый от форштевня прямолинейный участок 3 этой линии имеет наклон к кормовой части под острым углом к диаметральной плоскости и переходит в ряд чередующихся прямолинейных наклонных участков 4, имеющих различный угол наклона и уменьшающуюся при каждом чередовании длину, с участками 5, параллельными батоксам

6и имеюпшми увеличивающуюся при каждом чередовании длину, а последний

7из параллельных батоксам участков примыкает у своих концов к прямолинейным участкам 8 и 9, перпендикулярным батоксам 6 и параллельным между собой. Участок 9 переходит в криволинойр(ую ватерлинию плавных ле

5

кальных обводов средней части корпуса, а участок 8 плавно сопряжен с предшествующим параллельным ба- токсу участком.

Ватерлинии 10 плавного перехода обводов .вставки к обводам 1 корпуса расположены выше и ниже конструктивной ватерлинии и представляют собой ряд ломаных линий со скругленными углами и чередующимися прямолинейными наклонными к кормовой части и различной длины участками, имеющими различные углы наклона к диамет- рапьной плоскости, с параллельными батоксам 6 участками различной длины, при этом последний из наклонных участков каждой ломаной линии имеет обратный наклон по отношению к наклону остальных наклонных участков этой ломаной линии, причем выше и ниже конструктивной ватерлинии 2 каждый наклонный участок последующей ватерлинии имеет длину, увеличенную по сравнению с длиной соответствующего ему наклонного участка предьщущей вартерлинни, и меньший острый угол наклона, а каждый параллельный участок - уменьшенную длину.

Дпя большей наглядности ступен- чатообразную вставку в носовой части корпуса судна можно условно представить как ледовую рабочую зону, обводы которой, если смот- г реть на форштевень, представляют чередование выступов - концентраторов вертикального напряжения, выполнен- ных Б виде отворотов обшивки.

0

5

0

Эти концентраторы расположены симметрично диаметральной плоскости выше обычного ледового пояса, на полосе шириной 2,5-3 м.

Каждый концентратор ограничен по- верхностями: наклонной криволинейной рабочей поверхностью, ориентированной встречно движению и переходной плоскостью, параллельной продольной оси ледокола и наклонной к вертикали на угол 12-15. Вид обводов -рабочей зоны, специализированной на преодоление сплошного льда, можно представить для наглядности как уступы - вырезы корпуса обычных ледовых обводов. Два смежных выреза и образуют между собой выступ - концентратор напряжения, рабО Чая поверхность которого и обеспечивает приложение сип ледоразру- шения и притапливания. В реальной конструкции концентратор образуется плавньм отворотом обшивки от обычных обводов в нижней части до максимально активизированного ледо- ломного участка в его верхней части. Эта часть рабочей поверхности, как плоскость, перпендикулярная диаметральной и наклонная к горизонту на угол 5-30, и является элементом приложения к ледовому покрову максимально возможных вертикальных сил. В надводной части корпуса этот участок плавно переходит к очертанию надводного борта в пределах высоты 3-4 м. Скошенно-наклонный профиль этого надводного перехода рассчитан на минимальное сопротивление во взаимодействии с торосистыми нагромождениями льда. По мере заглубления рабочей поверхности .участок активной ломки трансформируется в криволинейную поверхность притапливания с наклоном по ходу льда (в се-. чении параллельно-диаметральной плоскости) на угол 35-45 с плавным переходом 3 нижней части к форме баток- са борта обычных обводов. Крайние бортовые (кормовые) концентраторы выполнены двухсторонними и образуют ко Гструкцию по пшрине, выступающей за пределы наиболее широкой части корпуса на 1-2 м с каждого борта. Переходная плоскость крайнего концентратора имеет наклон 15-18 . Форма носовой части корпуса обуславливает соотношения рабочих и переходных поверхностей, формирующих специализированные обводы: чем ближе концентратор к максимальной ширине корпуса, тем уже участок активной ломки, а переходный - длиннее. Ватерлиния максимальной осадки имеет ступенчатый вид чередования участков с углом об 0 и . По мере заглубления рабочей поверхности характерен плавный разворот участков ва- . терлиний с изменением- кривизны перехода. Рабочие поверхности носовых концентраторов из-за влияния форштевня и укороченных переходных участков между концентраторами имеют максимальный угол отворота ватерлинии от диаметральной плоскости 65- 75 . На участке эффективного притапливания рабочая поверхность (в шпан- гоутном сечении имеет несколько вог2078924

нутую форму, плавно сопрягающуюся с наклонным бортом, т.е. в пределах одного концентратора по ходу льда угол ft изменяется от 90 на участке лом- 5 ки до соответствующего наклона борта, который по длине носовой части корпуса изменяется, примерно от 40-45 на теоретическом шпангоуте до 15-18 под кормовым концентрато- 10 ром у перехода к цилиндрической

вставке. Число концентраторов напряжений может быть, например, от 2 до 7 по каждому борту. Для прокладки канала шириной 40 м оптимальное

15 число концентраторов 5-7. Рабочие

поверхности имеют покрытие материалом с минимальным коэффициентом трения. Зона концентраторов в носовой части (у форштевня} имеет шири20 ну и заглубление на 1-1,5 м больше, чем в кормовой части.

Борт, состоящий из набора активных элементов - концентраторов - обладает одинаково высокой способ25 ностью в преодолении сплошного льда по всей длине носовой части независимо от относительной ширины корпуса.

Наползающие на лед наклонные

30 поверхности концентраторов позволяют развивать достаточные для ле- доразрушения при притапливании вертикальные усилия.

На стадии ломки и притапливания

, обеспечивается ход льда вниз в плоскости батокса с исключением бокового расклинивающегося воздействия. Такая схема взаимодействия и прокладка канала несколько шире,

Q чем ширина корпуса, предотвращают заклиниваемость ледокола в тяжелом .льду.

Работа специализированной на сплошной лед рабочей зоны основана

S на тактике соответствия обводов корпуса ледовым условиям. На минимальной осадке работает обычная ватерлиния плавного обтекания и растал- кивания водно-ледовой среды. Чем тя50 желее сплошной лед, тем больше заг- .. лубление зоны концентраторов и тем больше вертикально-ледоломное воздействие корпуса вместо горизонтально-разводящего. Степень заглубле55 ния регулируется соответствующей балластировкой и изменением посадки ледокола. Увеличение водоизме- Л щения ледокола положительно сказываётся на дедовой ходкости. Упорядоченность процессов в схеме многополосно-секторной ломки льда, осуществляемой концентраторами, обеспечивается не только степенью их заглубления, но и конструктивным выполнением элементов, формируюпщх специализированные обводы, - в зависимости от мощности, размерений ледокола и региона его работы.

Беспрепятственное притапливание обломков в их движении почти параллельно-диаметральной плоскости сохраняется примерно до глубины 2-2,5м что равно максимальной толщине однолетнего льда. Затем осуществляется перевод обломков к обводам, где сплошность, льда исчезает и корпус работает как в несплошных льдах. Та обеспечивается приложение корпусом достаточных вертикальных и горизонтальных сил в требуемой последовательности.

. Переменный наклон рабочей поверхности обеспечивает в ледолом- ном усилии и сжимающие лед силы, чт способствует получению меньщих по размерам обломков. Вогнутость поверхности притапливания предотвращает, плотное прилегание и способствует перемещению обломков с минимальным сопротивлением. Высокая ле- допроходимость, предотвращение значительных сил в боковом сжатии льда

прокладка канала шире корпуса позволяет в динамике практически нейтрализовать сжатие льдов, а также зак- , лини заемость корпуса.

Кормовая наклонная плоскость последнего концентратора скальшает лед поджатых кромок канала на заднем ходу ледокола. Наклон переходных плос- 10 костей по углу /5 (на коэффициент трения больше 0,2) обеспечивает достаточ нуто поворотливость ледокола во льдах При выходе на разреженный лед оперативно выводятся из взаимодействия 15 участки активной ломки для предотвращения буксировки льдин.-Компро- мисной формы обводы усиливают ледо- отводящую способность бортов в гори- зонтальнс й. плоскости и обеспечивают 20 более щирокий канал в битых льдах. Большее заглубление зоны концентраторов Б носовой части обусловлено диф- ферентовкой ледокола при ходе в тяжелом льду и задачей притапливания 25 обломков и очистки канала. Рабочие поверхности концентраторов значительной площадью опоры развивают эффективное воздействие .на лед. Б этой клавишно-полосной ломке льда обес 30 печивается облом несколько шире, чем участок рабочей поверхности. При последующих обломах предотвращается интенсивное обмятие кромки льда наклонной поверхностью борта на пере- ,г ходных участках.

J г

2.

Фиг. 2

cpuz.e

фиг, 7

г-г

Фи.Э