RU2172698C1

RU2172698C1 - Ice navigation surface/underwater vessel

Info

Publication number: RU2172698C1
Application number: RU2000101885/28A
Authority: RU
Inventors: И.Д. Спасский; И.Л. Баранов; Г.В. Гераськин; С.Л. Карлинский; А.В. Котов; С.О. Суханов
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-08-27

Abstract

FIELD: shipbuilding; designing vessel for arctic regions; building transport ships for ice navigation. SUBSTANCE: proposed surface/underwater vessel has hull with no appendages above deck; it has wedge-shaped form in cross section; it is pointed upward; upper portion of force extremity has taper section inclined downward in CL towards WL at maximum section of hull located at small distance from its extreme fore point exceeding remaining sections over width of WL. Specific feature of proposed vessel consists is form of two surfaces which are inclined towards bow and are connected above cruise; fore extremity has ice-breaking lines below cruise WL. Proposed vessel is able to break ice both by upper and lower portions of hull, thus clearing ice fields in moderate limiting shallow waters. EFFECT: possibility of performing all-year-round navigation entering frozen ports of Arctic coast and Siberian rivers. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения для полярных районов и может быть использовано при создании транспортных судов ледового плавания. The invention relates to the field of shipbuilding for the polar regions and can be used to create transport vessels for ice navigation.

Известны подводные лодки и суда, предназначенные для плавания в ледовых условиях (например, С. Н. Климашевский, Концепция арктического подводного транспортного флота. Известия вузов. Мат.-1998, N 6, с. 73-81, 147,150), которые преодолевают ледовые препятствия, в т.ч. ледяные поля, в подводном положении, плавая на безопасной глубине, превышающей максимальную для данного района осадку ледяных образований (торосов, айсбергов). Однако преодоление ледяных полей подводным судном в подводном положении требует достаточной глубины моря (обычно не менее 70-100 м), превышающей по крайней мере высоту судна в сумме с осадкой наиболее глубоко сидящего тороса (ледяного киля) плюс запас на управление глубиной и дифферентом судна с учетом погрешности системы измерений. Вместе с тем, для подводных транспортных судов необходим заход в порты с замерзающей акваторией и мелководными, в т. ч. речными, путями подхода, что предполагает плавание в надводном положении и делает встречу с ледяными полями на мелководье неизбежной, при этом экономически целесообразно обойтись без ледокольной поддержки. Таким образом, необходимо обеспечить достаточную ледопроходимость подводного судна, находящегося в надводном положении. Known submarines and ships designed for navigation in ice conditions (for example, S. N. Klimashevsky, The concept of the Arctic submarine transport fleet. News of universities. Mat.-1998, N 6, pp. 73-81, 147,150), which overcome ice obstacles, incl. ice fields, in the underwater position, swimming at a safe depth exceeding the maximum precipitation of ice formations (hummocks, icebergs) for the given region. However, overcoming ice fields by an underwater vessel in an underwater position requires a sufficient depth of the sea (usually not less than 70-100 m), exceeding at least the height of the vessel in total with the draft of the deepest hummock (ice keel) plus the margin for controlling the depth and trim of the vessel with taking into account the error of the measurement system. At the same time, for submarine transport vessels it is necessary to call at ports with freezing waters and shallow, including river, access routes, which involves floating above water and makes meeting with ice fields in shallow water inevitable, while it is economically feasible to do without icebreaking support. Thus, it is necessary to ensure sufficient ice penetration of the submarine in the surface position.

Известны также мелкосидящие ледоколы, например "Таймыр", "Вайгач" (см. А. К. Синяев, Л.Г.Цой, Атомный мелкосидящий ледокол "Таймыр", Судостроение. 1989. N 7, с. 6-9), способные преодолевать лед до 1,6-2 м толщины в море глубиной 7-9 м и на фарватерах рек. Однако такие ледоколы недостаточно мореходны для переходов в открытом море и не приспособлены для перевозки коммерческого груза. Известны также морские, в т.ч. атомные, ледоколы, имеющие большую ледопроходимость благодаря особой форме носовой оконечности (см. Л. Г. Цой, Выбор формы корпуса арктических ледоколов универсального назначения. Судостроение. 1996. N 5, с. 10-14). Вместе с тем, такие ледоколы имеют большую осадку и не приспособлены для перевозки коммерческого груза с заходом в порты с мелководными подходами. Small-sitting icebreakers are also known, for example, Taimyr, Vaigach (see A.K. Sinyaev, L.G. Tsoi, Atomic shallow-sitting icebreaker Taimyr, Shipbuilding. 1989. N 7, pp. 6-9), capable of to overcome ice up to 1.6-2 m thick in the sea with a depth of 7-9 m and on the fairways of rivers. However, such icebreakers are not seaworthy enough for crossings in the open sea and are not suitable for the transport of commercial cargo. Also known are marine, including nuclear, icebreakers with great ice penetration due to the special shape of the bow tip (see L. G. Tsoi, Choice of the shape of the hull of Arctic icebreakers for universal use. Shipbuilding. 1996. N 5, p. 10-14). At the same time, such icebreakers have a large draft and are not suitable for the transport of commercial cargo calling at ports with shallow approaches.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является подводное судно ледового плавания (по патенту России N 2086460 от 8.02.95, кл. В 63 В 35/08), предназначенное для эксплуатации в ледовых условиях. Для преодоления ледяных полей в надводном положении путем разрушения льда снизу судно имеет корпус с профилированной носовой оконечностью, лишенный выступающих над палубой надстройки частей, в т.ч. ограждения рубки и верхнего вертикального стабилизатора. Корпус в поперечном сечении выполнен клиновидной формы, заостренной кверху, а носовая оконечность имеет участок конической формы, который наклонен в ДП вниз к носу и плавно сопряжен с участком седловидной поверхности. При этом наибольшее сечение корпуса, превышающее по ширине ватерлинии остальные сечения, расположено на небольшом расстоянии от его крайней носовой точки. Closest to the proposed invention is an underwater ice swimming vessel (according to the patent of Russia N 2086460 from 8.02.95, class B 63 V 35/08), designed for operation in ice conditions. To overcome the ice fields in the surface position by breaking the ice from below, the vessel has a hull with a profiled bow tip, devoid of parts protruding above the deck of the superstructure, including fencing guards and the upper vertical stabilizer. The body in cross section is made wedge-shaped, pointed upward, and the nasal extremity has a conical section, which is inclined downward in the nose to the nose and smoothly mated with the saddle surface. In this case, the largest cross section of the hull, exceeding the remaining sections in width of the waterline, is located at a small distance from its extreme nasal point.

При наличии достаточной глубины моря (более 70-100 м) судно плавает и преодолевает ледяные поля в подводном положении. Для преодоления ледяного поля на мелководье судно всплывает в надводное положение и взламывает лед снизу выступающей над палубой наклонной поверхностью конической носовой части, при этом за счет клиновидной формы бортов льдины распределяются вдоль бортов, а за счет уширения ватерлинии в носовой части образуется свободный от льда канал, способствующий уходу льдин под лед в сторону от кромки канала. If there is a sufficient depth of the sea (more than 70-100 m), the ship floats and overcomes ice fields in underwater position. To overcome the ice field in shallow water, the vessel floats to the surface and breaks the ice from below the inclined surface of the conical bow, which protrudes above the deck, and due to the wedge-shaped shape of the sides, the ice floes are distributed along the sides, and due to the broadening of the waterline in the bow, an ice-free channel is formed, contributing to the departure of ice under the ice away from the edge of the channel.

Недостатком данной конструкции подводного судна является то, что судно, находясь в надводном положении, способно разрушать лед, имея сравнительно большую осадку (из-за необходимости достаточной протяженности подводной части наклонной поверхности в носу), что лишает его возможности заходить в основные замерзающие порты Арктического побережья и сибирских рек. Кроме того, взламывание льда снизу становится малоэффективным при встрече с торосистым участком из-за возможности заклинивания выступающей вперед подводной части носовой оконечности в подводной части тороса (ледяном киле); при этом также исключается возможность работы набегами, эффективной при форсировании тяжелых льдов. The disadvantage of this design of the submarine is that the vessel, when above water, is capable of breaking ice with a relatively large draft (due to the need for a sufficient length of the underwater part of the inclined surface in the bow), which makes it impossible to enter the main freezing ports of the Arctic coast and Siberian rivers. In addition, breaking ice from below becomes ineffective when meeting with a hummock area due to the possibility of jamming of the forward underwater part of the nasal tip in the underwater part of the hummock (ice keel); this also excludes the possibility of raids effective in forcing heavy ice.

Задачей настоящего изобретения является придание способности судну форсировать мелководные и/или торосистые ледовые участки за счет увеличения ледопроходимости подводного судна в надводном положении при малой осадке, что позволит расширить область его применения (море - река) и улучшить его эксплуатационные характеристики. The objective of the present invention is to enable the vessel to force shallow and / or hummock ice sections by increasing the ice penetration of the submarine in the freeboard position with little draft, which will expand its scope (sea - river) and improve its operational characteristics.

Эта задача достигается тем, что предлагаемое подводно-надводное судно имеет специальную форму носовой оконечности, которая позволяет разрушать лед как снизу - за счет усилий, приложенных в верхней части носовой оконечности, так и сверху, усилиями, создаваемыми нижней частью носовой оконечности. Специфика формы носовой оконечности заключается в синтезе верхней части (выше крейсерской ватерлинии), выполненной как в прототипе, и нижней части, сформированной как корпус мелкосидящего ледокола с форштевнем в носовой части, наклоненным вниз в корму. Обе наклоненные к носу части соединяются выше крейсерской ватерлинии, но ниже ватерлинии позиционного положения, при плавании в котором судно разрушает лед снизу (как в прототипе). Подводно-надводное судно преодолевает ледяные поля, изменяя свою осадку в зависимости от глубины моря и состояния льда. В мелководном районе с достаточной глубиной (например, не менее 15-20 м) судно плавает в позиционном положении (т.е. с частично продутым балластом) и разрушает лед снизу верхней частью носовой оконечности. На предельном мелководье (например, с глубинами 8-10 м, характерными для многих портов российского арктического побережья и сибирских рек) судно всплывает в крейсерское положение и способно плавать и преодолевать ледяные поля как обычный мелкосидящий ледокол. С такой осадкой судно способно преодолевать торосистые участки ледяных полей, работая, по необходимости, набегами. This task is achieved by the fact that the proposed underwater surface vessel has a special shape of the bow tip, which allows ice to be destroyed both from below - due to the forces applied in the upper part of the bow tip and from above, by the forces created by the lower part of the bow tip. The specifics of the shape of the fore end consists in the synthesis of the upper part (above the cruising water line), made as in the prototype, and the lower part, formed as the body of a small-sitting icebreaker with bow in the bow, tilted down to the stern. Both parts inclined to the bow are connected above the cruising waterline, but below the waterline of the positional position, when sailing in which the vessel destroys the ice from below (as in the prototype). An underwater surface vessel overcomes ice fields, changing its draft depending on the depth of the sea and the state of the ice. In a shallow area with sufficient depth (for example, at least 15–20 m), the vessel floats in position (i.e. with partially blown ballast) and destroys the ice from below from the top of the bow. In extreme shallow water (for example, with depths of 8-10 m, typical of many ports of the Russian Arctic coast and Siberian rivers), the ship emerges into a cruising position and is able to sail and overcome ice fields like a regular shallow-setting icebreaker. With such draft, the vessel is able to overcome hummocky sections of ice fields, working, if necessary, by raids.

На чертеже показан вид подводно-надводного транспортного судна сбоку. Корпус судна 1 имеет крейсерскую ватерлинию 2 и позиционную ватерлинию 3. Носовая оконечность состоит из двух пересекающихся на уровне между указанными ватерлиниями поверхностей: ниже точки пересечения корпус судна имеет ледокольные очертания погруженной части носа с форштевнем 4, а выше точки пересечения носовая оконечность выполнена в виде участка конической формы 5. The drawing shows a side view of an underwater surface transport vessel. Vessel's hull 1 has a cruising waterline 2 and positional waterline 3. The nasal tip consists of two surfaces intersecting at the level between the indicated waterlines: below the point of intersection, the hull has icebreaking outlines of the submerged nose with bow 4, and above the point of intersection the bow is made in the form of a section conical shape 5.

При достаточной глубине моря (более 70-100 м) судно преодолевает ледяные поля в подводном положении на безопасной глубине. При движении судна в ледовых условиях на мелководье с глубиной (например, 15-70 м), допускающей осадку по позиционную ватерлинию 3, судно всплывает, удаляя балласт не полностью и, плавая по ватерлинию 3 вне торосистых участков, взламывает ледяной покров, разрушая лед верхней частью 5 носовой оконечности корпуса. При движении судна в ледовых условиях на предельном мелководье или при форсировании торосистых участков судно имеет нормальную нагрузку и плавает по крейсерскую ватерлинию 2, взламывая ледяной покров форштевнем 4, как это делают обычные ледоколы. With sufficient depth of the sea (more than 70-100 m), the vessel overcomes ice fields in underwater position at a safe depth. When the vessel moves in ice conditions in shallow water with a depth (for example, 15-70 m) that allows draft along the position waterline 3, the vessel pops up, not completely removing the ballast and, floating along the waterline 3 outside the hummock sections, breaks the ice cover, destroying the upper ice part 5 of the nasal tip of the body. When the vessel moves in ice conditions in extreme shallow water or when crossing hummocky areas, the vessel has a normal load and floats along cruiser waterline 2, breaking the ice cover with bow 4, as ordinary icebreakers do.

Предлагаемое подводно-надводное грузовое судно способно круглогодично плавать и заходить в основные замерзающие порты Арктического побережья и сибирских рек за счет увеличенной, по сравнению с прототипом, ледопроходимости при малой его осадке и способности судна преодолевать торосистые ледовые мелководные участки. The proposed underwater surface ship is capable of sailing year-round and entering the main freezing ports of the Arctic coast and Siberian rivers due to the increased ice penetration compared to the prototype with a small draft and the vessel's ability to overcome humid shallow shallow ice sections.

Claims

An underwater surface ice-going transport vessel containing a wedge-shaped hull pointed upward in cross section with an upper part of the bow tip having a tapered section inclined in the diametrical plane to the waterline downward with the largest hull cross section located a short distance from its extreme bow point and exceeding the remaining sections in width of the waterline, characterized in that the nasal extremity is a combination of two surfaces inclined to the nose, connected above cruising waterline, the bow part has a lower cruising icebreaking waterline shape.