RU2171202C1

RU2171202C1 - Icebreaker ship with astern running propulsor entries in heavy ice

Info

Publication number: RU2171202C1
Application number: RU2000109124A
Authority: RU
Inventors: И.Н. Кочергин
Original assignee: Кочергин Игорь Николаевич
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-07-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; building of icebreaker ships equipment with astern running propulsors for operation in heavy ice. SUBSTANCE: icebreaker ship has combination framing system, fore extremity and power supply system. Fore extremity is provided with hinges where beams are secured; these beams are connected by means of cross-member and are provided with drive. Hinges are made from load-bearing fixed axle. Axle is mounted horizontally and perpendicularly relative to ship's CL. It lies above ice waterline running inside hull; axle is reliably secured to combination framing members by means of stiffeners. Ends of axle are tightly extended beyond starboard and port sides forming half-axles fastened in hinges with beams. Drive possessing high power may be hydraulic or telescopic; it is mounted in longitudinal vertical plane of icebreaker ship. End member of drive is provided with thrust platform fitted with device for reliable contact with ice field. Drive is connected with power mounted on board the ship. EFFECT: possibility of performing astern running of icebreaker ship after entry into ice field when she is nipped with no way on. 5 dwg

Description

Использование: судостроение, а более конкретно при эксплуатации ледокольных судов в условиях тяжелых ледяных полей. Usage: shipbuilding, and more specifically when operating icebreaking vessels in heavy ice fields.

При работе ледокола в тяжелых сплошных ледяных полях часто бывает, что тяги гребных винтов на полной мощности оказывается недостаточно для лобового преодоления силы ледового сопротивления, тогда применяют метод работы набегами. В этом случае ледокол разгоняется и сходу вползает форштевнем на лед несколько дальше, приобретая небольшой дифферент на корму. Носовая оконечность продвигается по ледяному полю и, если лед не ломается и выдерживает вертикальные усилия, то движение затормаживается и, наконец, ледокол останавливается. Отходу судна назад препятствует сила трения о лед, которая обуславливается вертикальным давлением контактирующей поверхности корпуса на ледяной покров. Нередко, в тяжелых случаях, при работе ледокола назад сила максимальной тяги гребных винтов может быть меньше силы трения, т.е. ледокол заклинивается, оказывается неподвижным, беспомощным, нерабочим. Эта ситуация очень серьезная, особенно опасна при низких температурах. Для освобождения от заклинивания применяют малоэффективные специальные бортовые устройства и методы: попеременные реверсы гребных винтов, перекладку руля, иногда взрывы льда, конструкция ледокола предусматривает креновые и дифферентные системы. Освобождение ледокола от заклинивания иногда занимает несколько часов. When an icebreaker operates in heavy continuous ice fields, it often happens that the propeller thrust at full power is not enough to overcome the ice resistance force in the front, then the raiding method is used. In this case, the icebreaker accelerates and immediately creeps forward on the ice a bit further, acquiring a small trim on the stern. The nasal tip moves along the ice field and, if the ice does not break and withstands vertical forces, then the movement slows down and, finally, the icebreaker stops. Departure of the vessel back is prevented by the friction force on ice, which is caused by the vertical pressure of the contacting surface of the hull on the ice cover. Often, in severe cases, when the icebreaker is operating backward, the maximum thrust of the propellers may be less than the friction force, i.e. the icebreaker is jammed, it turns motionless, helpless, inoperative. This situation is very serious, especially dangerous at low temperatures. To get rid of jamming, ineffective special on-board devices and methods are used: alternating reverses of the propellers, rudder shifting, sometimes ice explosions, the icebreaker design provides for heel and trim systems. It sometimes takes several hours to free the icebreaker from jamming.

Анализ статистических данных по заклиниваниям ледоколов мощностью 18000 - 55000 кВт показывает, что проводоспособность снижается на 10 - 12% за зимне-осенний навигационный период именно за счет времени пребывания в заклиниваниях. К этому надо добавить, что при работе набегами и особенно при заклиниваниях идет интенсивная выработка моторесурса основных судовых механизмов, а также большой расход топлива и смазочных материалов. The analysis of statistical data on jamming of icebreakers with a capacity of 18000 - 55000 kW shows that the conductivity is reduced by 10 - 12% for the winter-autumn navigation period due to the time spent in jamming. To this it must be added that during raids, and especially when jamming, there is an intensive development of the motor resources of the main ship mechanisms, as well as a large consumption of fuel and lubricants.

Известно судно ледового плавания /см. патент России N 2041122, кл. B 63 B 35/12/, содержащее корпус с килем и продольным набором, носовую оконечность, снабженную катком-резаком диаметра порядка высоты борта с острой клинообразной режущей кромкой. Недостатком данного устройства является большое расстояние наезда на ледяное поле вывешенной носовой оконечности ледокола (на самом деле этот "недостаток" является исключительно важным преимуществом новой конструкции ледокольных судов) и связанное с этим возможное заклинивание судна при работе в особо тяжелых льдах. Known ice swimming ship / cm. Russian patent N 2041122, class. B 63 B 35/12 /, comprising a body with a keel and a longitudinal set, a nose end provided with a roller-cutter of a diameter of the order of the height of the bead with a sharp wedge-shaped cutting edge. The disadvantage of this device is the large distance of impact on the ice field of the suspended nose end of the icebreaker (in fact, this “drawback” is an extremely important advantage of the new design of icebreaking vessels) and the possible jamming of the vessel when working in especially heavy ice.

Известна также "Ледокольная приставка судна" /см. а.с. СССР N 1009885 A, кл. B 63 B 35/08/, содержащая закрепляемые на носовой оконечности судна в шарнирах балки, соединенные поперечиной с приводами и опорными площадками. Also known is the "Icebreaker console" / see A.S. USSR N 1009885 A, cl. B 63 B 35/08 /, containing hinged beams fixed to the fore end of the vessel, connected by a cross member to the drives and supporting platforms.

Недостатком устройства, в частности, является слабое крепление балок к корпусу и носовой оконечности ледокольного судна. The disadvantage of the device, in particular, is the weak attachment of the beams to the hull and the bow of the icebreaker.

Цель изобретения - создать ход назад неподвижному заклиненному наехавшему на ледяное поле ледокольному судну. The purpose of the invention is to create a move back to an immovable icebreaking vessel that has crashed into an ice field.

Поставленная цель достигается тем, что в носовой оконечности ледокольного судна шарниры выполнены из силовой неподвижной оси, установленной горизонтально перпендикулярно продольной вертикальной диаметральной плоскости ледокольного судна, выше ледовой ватерлинии, проходящей внутри корпуса, надежно, с помощью элементов жесткости скрепленной с продольно-поперечным набором, концы которой герметично выходят за правый и левый борта, образуют полуоси, скрепленные в шарнирах балками, на поперечине которой привод выполнен в продольной вертикальной плоскости ледокольного судна гидравлическим телескопическим большого усилия, конечное звено которого снабжено упорной площадкой, оснащенной устройством надежного контакта с ледяным полем, при этом привод имеет связь с источником энергии, находящемся на ледокольном судне. This goal is achieved by the fact that in the bow of the icebreaker the hinges are made of a fixed motion axis mounted horizontally perpendicular to the longitudinal vertical diameter plane of the icebreaker, above the ice water line passing inside the hull, reliably, using stiffeners fastened with a longitudinally transverse set, the ends which tightly go beyond the right and left sides, form half shafts, hinged by beams in hinges, on the cross of which the drive is made in a longitudinal vert icebreaking vessel focal plane hydraulically telescoping large force, end link of which is provided with abutment platform, equipped with a device reliable contact with the ice field, the actuator is connected to a power source located on the icebreaker vessel.

На фиг. 1 изображен общий вид ледокольного судна с движителем хода назад в маршевом положении; на фиг. 2 показан вид сверху ледокольного судна с конструкцией крепления движителя хода назад; на фиг. 3 показана работа движителя хода назад наехавшего на ледяное поле и вывешенного ледокольного судна; на фиг. 4 показана работа упорной площадки /вид по продольной вертикальной плоскости судна/; на фиг. 5 показана конструкция упорной площадки /вид спереди с разрезом/. In FIG. 1 shows a general view of an icebreaking vessel with a propulsion device back in marching position; in FIG. 2 shows a top view of an icebreaking vessel with a rear propulsion attachment structure; in FIG. 3 shows the operation of the propulsion device of a backward hitting an ice field and a suspended icebreaking vessel; in FIG. 4 shows the operation of the thrust pad / view along the longitudinal vertical plane of the vessel /; in FIG. 5 shows the design of the thrust pad / front view with a slit /.

Ледокольное судно с движителем хода назад при работе наездами в тяжелых льдах выполнено /см. фиг. 1, 2/ из корпуса 1 с продольно-поперечным набором 2, носовой оконечности 3 с катком-резаком 4, в которой выше ледовой ватерлинии 5 установлена горизонтально перпендикулярно продольной вертикальной диаметральной плоскости корпуса 1 силовая неподвижная ось 6, жестко скрепленная с продольно-поперечным набором 2 ребрами жесткости 7, выходящая герметично за обшивку правого и левого бортов, образуя полуоси шарниров 9, в которых установлены балки 8, охватывающие носовую оконечность 3 с катком-резаком 4 и соединенные между собой поперечиной 10, на которой в продольной вертикальной плоскости ледокольного судна укреплен телескопический большого усилия гидропривод 11, конечное звено которого снабжено упорной площадкой 12 посредством шатуна 13. Упорная площадка 12 может быть выполнена различной формы, с различной контактной поверхностью: клина, зубца, плуга, призмы, мениска, решетки, пилы, шипов и т.д. Упорная площадка 12 также оснащена устройством надежного контакта с ледяным полем /см. фиг. 4, 5/. Для этого в ней выполнены сквозные отверстия 14, являющиеся направляющими для штырей-долот 15 перфораторов 16, которые вместе со вторым приводом 17 установлены на платформе 18, связанной натяжным тросом 19 с упорной площадкой 12. Платформа 18 удерживается в нерабочем положении возвратно-поступательными пружинами 20. Балки 8 с поперечиной 10 и гидроприводом 11 удерживаются в исходном положении тросом кран-балки 21. An icebreaking vessel with a backward propulsion drive when working in arrivals in heavy ice is completed / cm. FIG. 1, 2 / from the housing 1 with a longitudinal-transverse set 2, the nose tip 3 with a roller-cutter 4, in which a power fixed axis 6 rigidly fastened to the longitudinal-transverse set is installed horizontally perpendicular to the longitudinal vertical diametrical plane of the housing 5 above the ice water line 5 2 stiffening ribs 7, which extends hermetically behind the sheathing of the right and left sides, forming the semi-axes of the hinges 9, in which beams 8 are installed, covering the nose tip 3 with the roller-cutter 4 and interconnected by a cross-member 10, on which in the longitudinal vertical plane of the icebreaking vessel, a hydraulic actuator 11 of great strength is strengthened, the end link of which is equipped with a thrust pad 12 by means of a connecting rod 13. The thrust pad 12 can be made of various shapes, with different contact surfaces: wedge, prong, plow, prism, meniscus, grating, saws, spikes, etc. Thrust pad 12 is also equipped with a device for reliable contact with an ice field / cm. FIG. 4, 5 /. For this, through holes 14 are made therein, which are guides for the pin-bits 15 of the punchers 16, which together with the second drive 17 are mounted on the platform 18, connected by a tension cable 19 with a thrust pad 12. The platform 18 is held inoperative by reciprocating springs 20 . Beams 8 with a cross member 10 and a hydraulic actuator 11 are held in their original position by a cable of a crane beam 21.

Работа осуществляется следующим образом. При переходах на чистой воде или работе ледокола в битых льдах движитель хода назад поднят с помощью кран-балки 21 в исходное положение /фиг. 1/. При работе наездами или при заклиниваниии ледокольного судна, а оно будет более значительным, т.к. каток-резак позволяет судну проехать по льду на более значительное расстояние, ледокольное судно оказывается вывешенным, совершенно неподвижным и неуправляемым /см. фиг. 3/. Тогда с помощью кран-балки 21 опускают на лед движитель хода назад на балках 8, которые имеют возможность вращения в шарнирах 9, при этом упорная площадка 12 врезается в лед острой частью, шатун 13 не только передает усилие, но и ориентирует упорную площадку 12. Включают гидропривод 11, который развивает продольное усилие, при этом упорная площадка 12 еще глубже и надежнее внедряется в лед и остается неподвижной, а поступательное движение телескопического гидропривода 11 передается через поперечину 10, балки 8, шарниры 9 на силовую неподвижную ось 6, которая, не допуская деформаций элементов конструкции корпуса 1 через продольно-поперечный набор 2, передает толкающее усилие назад всему ледокольному судну, которое подается назад на величину "l" хода телескопического гидропривода 11. Затем гидропривод 11 приводят в исходное состояние на весу и повторяют прием снова, два, три раза до момента исходного дифферента судна и его управляемости гребными винтами. The work is as follows. When transitioning to clean water or operating an icebreaker in broken ice, the backward propulsion device is raised using the crane beam 21 to its original position / Fig. 1/. When working on short visits or when jamming an icebreaking vessel, it will be more significant since the cutter-skating rink allows the vessel to travel over the ice to a greater distance, the icebreaking vessel is hung out, completely motionless and uncontrollable / cm. FIG. 3 /. Then, using the crane beam 21, the backward driving mover is lowered onto the ice on the beams 8, which can be rotated in hinges 9, while the thrust pad 12 cuts into the ice with the sharp part, the connecting rod 13 not only transfers force, but also orientates the thrust pad 12. The hydraulic actuator 11 is turned on, which develops a longitudinal force, while the thrust pad 12 is even deeper and more reliable embedded in the ice and remains stationary, and the translational movement of the telescopic hydraulic actuator 11 is transmitted through the cross-member 10, beams 8, hinges 9 to the power stationary axis 6, torah, avoiding deformation of the structural elements of the hull 1 through the longitudinally-transverse set 2, transfers the pushing force back to the entire icebreaking vessel, which is fed back by the value "l" of the stroke of the telescopic hydraulic actuator 11. Then the hydraulic actuator 11 is returned to its original state by weight and repeat the reception again , two, three times until the initial trim of the vessel and its controllability with propellers.

В случае, если лед очень прочный и ровный и не позволяет упорной площадке 12 обеспечить необходимый контакт с ним, применяют устройство надежного контакта /см. фиг. 4, 5/. Для этого после того, как будет достигнут максимально возможный контакт упорной площадки 12 со льдом, включают перфораторы 16, второй привод 17 на платформе 18, тогда штыри-долота 15, через сквозные направляющие отверстия 14 внедряются в толщу льда на глубину длины натяжного троса 19, при этом возвратно-поступательные пружины 20 сжимаются, после чего перфораторы выключают. Создается эффект "забивания гвоздей", чем достигается надежный контакт упорной площадки 12 со льдом, т.е. с сухопутной средой. Для освобождения упорной площадки 12 включают перфораторы 16, второй привод 17 на обратный ход, натяжной трос 19 ослабляется, а сжатые возвратно-поступательные пружины 20 выталкивают платформу 18, штыри-долота 15 выходят из ледяной толщи и занимают исходное положение. If the ice is very strong and even and does not allow the thrust pad 12 to provide the necessary contact with it, a reliable contact device / cm is used. FIG. 4, 5 /. To this end, after the maximum possible contact of the thrust pad 12 with ice is reached, punch 16, the second drive 17 on the platform 18 are turned on, then the pin chisels 15, through the through guide holes 14, are inserted into the ice thickness to the depth of the length of the tension cable 19, while the reciprocating springs 20 are compressed, after which the perforators are turned off. The effect of "nailing" is created, which ensures reliable contact of the thrust pad 12 with ice, i.e. with land environment. To release the thrust pad 12, rotary hammers 16 are turned on, the second drive 17 is backtracked, the tension cable 19 is loosened, and the compressed reciprocating springs 20 push the platform 18, the pin chisels 15 out of the ice mass and occupy the initial position.

Технико-экономическая эффективность технического решения - в применении прямого толкающего усилия "назад" к ледоколу с упором от неподвижной твердой опоры, что, совершенно очевидно, результативнее применяемых в настоящее время косвенных приемов: перекачки воды из балластных креновых и дифферентных цистерн, работы на полную мощность гребными винтами, применению взрывов и т.д., которые занимают очень много полезного времени. The technical and economic efficiency of the technical solution lies in the application of a direct pushing force “back” to the icebreaker, focusing on a fixed solid support, which is obviously more effective than the currently used indirect methods: pumping water from ballast roll and trim tanks, working at full capacity propellers, the use of explosions, etc., which take up a lot of good time.

Снятие заклиненного неуправляемого ледокольного судна со льда с помощью движителя хода назад возможно даже при неработающих гребных винтах, т.е. при нулевой тяге назад. Теоретически возможно столкнуть в воду полностью вывешенное судно, находящееся на льду. При этом достигается большая экономия моторесурса, топлива, моторных масел. Движитель выполняет значительную работу за короткий промежуток времени с малыми энергозатратами. Кроме того, не следует сбрасывать фактор дополнительного местного разрушения кристаллической толщи льда при контакте упорной площадки со льдом. Removing a jammed uncontrolled icebreaking vessel from the ice with the help of the propulsion device is possible even with idle propellers, i.e. at zero thrust back. It is theoretically possible to push a fully hung vessel on ice into the water. At the same time, great savings are achieved in motor resources, fuel, and motor oils. The mover performs significant work in a short period of time with low energy consumption. In addition, the factor of additional local destruction of the crystalline thickness of the ice should not be discarded when the thrust pad contacts the ice.

Суммарный положительный результат технического решения - повышение проводоспособности ледокольного судна. The total positive result of the technical solution is to increase the conductivity of the icebreaking vessel.

Claims

An icebreaking vessel with a backward propulsion drive when operating on hard ice raids, comprising a hull with a longitudinally transverse set, a bow tip with hinges in which beams connected by a cross member, equipped with a drive, are strengthened, and an energy source, characterized in that, in order to create a stroke back to a fixed ice-bound icebreaking vessel that has hiked into the ice field, the hinges are made of a fixed motion axis mounted horizontally perpendicular to the longitudinal vertical diametrical plane of the ice-breaking vessel in the ice water line passing inside the hull, reliably, using stiffeners fastened with a longitudinal-transverse set, the ends of which are hermetically outside the right and left sides, form half shafts, hinged with beams, on the cross of which the drive is made in the longitudinal vertical plane of the icebreaker hydraulic, telescopic vessel of great effort, the final link of which is equipped with a thrust pad equipped with a device for reliable contact with the ice field, while the drive is connected to a source of ergii located on the icebreaker vessel.