RU2175292C2

RU2175292C2 - Navigation of ships under ice conditions

Info

Publication number: RU2175292C2
Application number: RU2000101883A
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: 2001-10-27

Abstract

FIELD: shipbuilding navigation in arctic areas; building and operation of surface and submarine transport ships under ice conditions. SUBSTANCE: method includes motion of ships on surface, breaking ice cover from beneath of inclined taper surface of fore portion of ship and turning in course, if necessary, shifting rudder and breaking edge of ice channel from below due to wedge-shaped form of sides. In approaching ice blocks, ship's bow is sunken slightly by means of tanks increasing her draft and trim till complete submergence continuing motion in submerged position and rounding submerged portion of ice block at retained insignificant buoyancy continuing motion with deck sliding over slopes of ice fields. To facilitated turning in surface position, stern is slightly submerged ensuring its slippage at the moment of beginning of turn; trim is changed to bow due to control of ballast and edge of ice channel is broken from below. To enhanced ice breaking effect both at direct motion and in the course of turning, positive vibration of fore extremity is created by means of vibrating unit and compressed air is fed to fore or aft ballast tanks, after which it is bled. EFFECT: enhanced ice possibility of chip. 1 dwg

Description

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

Известен способ, когда подводные лодки и суда при перевозке грузов преодолевают ледовые препятствия, в т.ч. ледяные поля, в подводном положении (см. , например, С.Н. Климашевский. Концепция арктического подводного транспортного флота. Изв. вузов. Мат.- 1998, N 6, с. 73-81, 147, 150), плавая на безопасной глубине, превышающей максимальную для данного района осадку ледяных образований (торосов, айсбергов). Очевидно, что преодоление ледяных полей подводным судном в подводном положении требует достаточной глубины моря (обычно не менее 70-100 м). Вместе с тем, для подводных транспортных судов необходим заход в порты с замерзающей акваторией и мелководными путями подхода, что делает встречу с ледяными полями на мелководье неизбежной, при этом экономически целесообразно обойтись без ледокольной поддержки. Таким образом, необходимо обеспечить ледопроходимость подводного судна в условиях мелководья в непосредственным контакте со льдом. A known method is when submarines and vessels during transportation of goods overcome ice obstacles, including ice fields, underwater (see, for example, S. N. Klimashevsky. The concept of the Arctic submarine transport fleet. Izv. Universities. Mat. - 1998, No. 6, pp. 73-81, 147, 150), sailing on a safe depth exceeding the maximum sediment of ice formations (hummocks, icebergs) for a given region. Obviously, overcoming ice fields by an underwater vessel in an underwater position requires a sufficient depth of the sea (usually at least 70-100 m). At the same time, for submarine transport vessels it is necessary to call at ports with freezing waters and shallow access routes, which 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 the ice penetration of a submarine in shallow water in direct contact with ice.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ преодоления ледяных полей подводным судном ледового плавания по патенту России N 2086460 от 08.02.95, кл. В 63 В 35/08. Closest to the proposed invention is a method of overcoming ice fields by an underwater ice swimming vessel according to the patent of Russia N 2086460 from 08.02.95, cl. B 63 B 35/08.

Для преодоления ледяного поля на мелководье указанное судно плавает в надводном положении с продутыми цистернами главного балласта, взламывает лед снизу носовой частью за счет наклонной поверхности конической формы, при этом за счет клиновидной формы бортов льдины соскальзывают на седловидную поверхность и 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. При необходимости поворота по курсу перекладывают вертикальный руль, корма подходит к кромке канала и за счет клинообразной формы корпуса взламывает снизу кромку канала. To overcome the ice field in shallow water, the indicated vessel floats above the surface with purged tanks of the main ballast, breaks the ice from below with the bow due to the inclined surface of the conical shape, while due to the wedge-shaped shape of the sides, the ice floes slip to the saddle surface and are distributed along the sides, and due to the broadening of the waterline in the bow forms an ice-free channel, contributing to the departure of ice under the ice away from the edge of the channel. If it is necessary to turn the course, the vertical rudder is shifted, the feed approaches the edge of the channel and, due to the wedge-shaped shape of the hull, breaks down the edge of the channel from below.

Указанный способ преодоления ледяного поля подводным судном данной конструкции имеет следующие недостатки. The specified method of overcoming the ice field by an underwater vessel of this design has the following disadvantages.

1. Судно находится в надводном положении (т.е. с полностью продутыми цистернами главного балласта) и, имея большую площадь ватерлинии и большую продольную остойчивость, практически лишено возможности дифферентоваться (увеличивать осадку) на нос, уступая давлению склона ледяного киля и подламывать лед снизу в случае контакта подводной частью носовой оконечности с подводной частью тороса (ледяного киля), что приведет к заклиниванию носовой оконечности в ледяном киле. Какие-либо мероприятия, облегчающие разрушение льда носовой оконечностью, в прототипе отсутствуют. Таким образом, применение судна - прототипа по указанному в патенте способу обеспечивает хорошую ледопроходимость только в условиях относительно ровного льда. 1. The vessel is in the surface position (that is, with fully blown tanks of the main ballast) and, having a large waterline and greater longitudinal stability, it is practically impossible to differentiate (increase draft) on the bow, yielding to the pressure of the slope of the ice keel and break the ice from below in case of contact by the underwater part of the nasal tip with the underwater part of the hummock (ice keel), which will lead to jamming of the nose tip in the ice keel. Any measures that facilitate the destruction of ice by the nasal extremity are absent in the prototype. Thus, the use of a prototype vessel according to the method specified in the patent provides good ice permeability only in conditions of relatively flat ice.

2. При встрече с непреодолимой грядой торосов на мелководье для дальнейшего движения судна требуется ледокольная поддержка. 2. When meeting with an insurmountable ridge of hummocks in shallow water, icebreaking support is required for further vessel movement.

3. Разворот судна по курсу с подламыванием кормой кромки ледяного канала снизу представляется затруднительным из-за большой протяженности зоны контакта кормы с кромкой льда и соответственно большого усилия, необходимого для взламывания кромки льда (особенно, учитывая небольшое усилие на вертикальном руле на малом ходу судна). 3. Turning the ship at the heading with breaking the stern of the ice channel bottom from below appears difficult due to the large extent of the contact zone of the stern with the ice edge and, accordingly, the large force required to break the ice edge (especially considering the small force on the vertical rudder at low speed) .

Задачей настоящего изобретения является увеличение ледопроходимости подводного судна по сравнению с надводным ледоколом и его поворотливости во льдах, т. е. улучшение эксплуатационных характеристик судна в ледовых условиях на мелководье. The objective of the present invention is to increase the ice penetration of a submarine in comparison with a surface icebreaker and its turning ability in ice, i.e., to improve the operational characteristics of the vessel in ice conditions in shallow water.

Эта задача достигается тем, что при использовании известного (указанного выше) подводного судна ледового плавания не всплывают в полностью надводное положение, а удаляют балласт лишь частично, обеспечивая минимальную плавучесть с центром, смещенным к носовой части, необходимую только для компенсации вертикального усилия и дифферентующего момента, возникающих при взламывании ледяного покрова носовой частью. Небольшая плавучесть судна и соответственно уменьшенные площадь ватерлинии и продольная остойчивость позволяют использовать дифферентную и уравнительную систему подводного судна для создания осадок носом и кормой, наилучших для взаимодействия со льдом. При встрече с непреодолимой для надводного движения преградой в виде гряды торосов создают дифферент на нос и увеличивают глубину погружения судна и осадку носом до тех пор, пока судно не погрузится, двигаясь уже в подводном положении, огибая подводную часть тороса (ледяной киль). Далее продолжают движение судна, сохраняя небольшую плавучесть, скользя палубой по склонам ледяных килей и подламывая частично нижние части килей, до окончания торосистого участка. При этом необходимая глубина моря значительно меньше той, что требуется для безопасного подводного плавания. Кроме того, верхняя часть кормовой оконечности выполняется в виде плавно уходящей вниз палубы с плоской частью, что позволяет при повороте, создавая дифферент на корму, облегчить проскальзывание кормы под воду, а затем после перевода дифферента на нос эффективно подламывать кромку ледяного канала снизу. Для усиления эффекта такого маневра для подламывания льда и для избежания заклинивания используют: 1) принудительную вибрацию носовой оконечности, создаваемую вибрационным устройством, для предварительного контактного раздробления льда и его ослабления (см. Ревнивцев В.И. и др. Вибрационная дезинтеграция твердых материалов, М. : Недра, 1992. Раздел 5: Вибрационные дробилки); 2) кратковременную подачу воздуха в носовую или кормовую цистерны главного балласта с последующим их заполнением. This task is achieved by the fact that when using the well-known submarine ice vessel, they do not float to the completely above-water position, but only partially remove the ballast, providing minimal buoyancy with the center shifted to the bow, necessary only to compensate for the vertical force and the trim moment arising when cracking the ice cover of the bow. The small buoyancy of the vessel and, accordingly, the reduced area of the waterline and longitudinal stability make it possible to use the trim and leveling system of the submarine to create sediments with bow and stern, which are best for interaction with ice. When encountering an obstacle in the form of a ridge of ridges that is insurmountable for surface movement, they create a trim on the bow and increase the depth of the ship and draft up the bow until the ship sinks, moving already underwater, around the underwater part of the hummock (ice keel). Then the vessel continues to move, retaining a small buoyancy, sliding the deck along the slopes of the ice keels and partially breaking the lower parts of the keels until the end of the hummock section. At the same time, the required depth of the sea is much less than that required for safe scuba diving. In addition, the upper part of the aft end is made in the form of a deck smoothly extending downward with a flat part, which, when turning, creating a trim on the stern makes it easier to slip the stern under water and then, after transferring the trim onto the bow, effectively break the edge of the ice channel from below. To enhance the effect of such a maneuver for breaking ice and to avoid jamming, use: 1) forced vibration of the nasal tip created by a vibrating device for preliminary contact fragmentation of the ice and its weakening (see Revnivtsev V.I. et al. Vibration disintegration of solid materials, M .: Mineral resources, 1992. Section 5: Vibratory crushers); 2) short-term air supply to the bow or stern tanks of the main ballast with their subsequent filling.

На чертеже показан вид судна сбоку. При движении судна в ледовых условиях на мелководье судно взламывает ледяной покров носовой частью 1, как это указано в прототипе. При встрече с ледяным килем 2 носовая часть 1 под действием увеличивающейся топящей силы от давления склона ледяного киля 2 притапливается и продолжает подламывать лед снизу или проскальзывает под ледяным килем 2 за счет тяги винтов и увеличения осадки на нос за счет управления балластом дифферентных цистерн 3, 4 и уравнительной цистерны 5. Благодаря расположению палубы 6 ниже носовой части палуба проходит под ледяным килем 2 беспрепятственно. В случае форсирования протяженного торосистого участка возможно и дальнейшее движение судна в приледненном положении без взламывания льда при управлении плавучестью судна за счет указанных маневренных цистерн 3, 4, 5. В случае невозможности преодоления очередного ледяного киля включают вибрационное устройство (размещенное в носовой части 1), а при необходимости также подают воздух в носовую цистерну 7, взламывают лед за счет вибрационного раздробления льда и увеличения плавучести, затем вентилируют цистерну. В тяжелых льдах эту процедуру повторяют неоднократно: для создания первичных трещин, взламывания покрова и освобождения от обломков льда. При повороте по курсу перекладывают вертикальный руль 8 и притапливают корму 9 путем управления балластом дифферентных цистерн 3, 4, облегчая ее проскальзывание под кромку льда с дальнейшим взломом кромки после отхода дифферента. Разрушение льда также можно облегчить включением вибрационного устройства и подачей воздуха в кормовую цистерну главного балласта с последующей ее вентиляцией, повторяя эту процедуру при необходимости. The drawing shows a side view of the vessel. When the ship moves in ice conditions in shallow water, the ship breaks the ice cover with bow 1, as indicated in the prototype. When encountering an ice keel 2, the nose 1 under the influence of increasing stoking force from the pressure of the slope of the ice keel 2 is melted and continues to break ice below or slides under the ice keel 2 due to the traction of the screws and the increase in draft on the nose due to the control of the ballast of the differential tanks 3, 4 and leveling tank 5. Due to the location of deck 6 below the bow, the deck passes under the ice keel 2 unhindered. In case of forcing a long hummock section, further movement of the vessel in an ice-free position is possible without breaking the ice when controlling the buoyancy of the vessel due to the indicated maneuver tanks 3, 4, 5. If it is impossible to overcome the next ice keel, a vibrating device (located in the bow 1), and if necessary, air is also supplied to the nasal tank 7, the ice is cracked due to vibration crushing of the ice and increased buoyancy, then the tank is vented. In heavy ice, this procedure is repeated several times: to create primary cracks, crack the cover and release from ice fragments. When turning the course, the vertical rudder 8 is shifted and the stern 9 is heated by controlling the ballast of the trim tanks 3, 4, facilitating its slipping under the ice edge with further breaking of the edge after the trim leaves. The destruction of ice can also be facilitated by the inclusion of a vibrating device and air supply to the feed tank of the main ballast with its subsequent ventilation, repeating this procedure if necessary.

Как видно из представленного описания, предлагаемый способ позволяет увеличить ледопроходимость подводного судна (в т.ч. на мелководье) за счет: 1) использования вибрационного устройства и балластных цистерн для разрушения льда; 2) способности продвигаться в сплошных льдах и обходить непреодолимых гряд торосов в подводном приледненном положении; 3) форсировать ледяные преграды при глубине моря, меньшей допустимой для плавания судна в подводном положении в ледовых условиях. Кроме того, предлагаемый способ позволяет существенно увеличить поворотливость судна в контакте со льдом также за счет использования вибрационного устройства и балластных цистерн и особой геометрии верхней части кормовой оконечности. As can be seen from the description, the proposed method allows to increase the ice penetration of a submarine (including in shallow water) due to: 1) the use of a vibrating device and ballast tanks for breaking ice; 2) the ability to advance in continuous ice and bypass insurmountable ridges of hummocks in an underwater icy position; 3) to force ice barriers with a sea depth less than that permissible for a ship to sail underwater in ice conditions. In addition, the proposed method can significantly increase the agility of the vessel in contact with ice also through the use of a vibrating device and ballast tanks and the special geometry of the upper part of the aft end.

Claims

A method of navigating submarines in ice conditions, including the movement of the vessel in the above-water position, breaking the ice cover from below with an inclined conical surface of the bow, melting the destroyed ice in the form of separate ice floes under the channel edge, if necessary, turning the rudder vertical rudder and breaking from the bottom of the ice channel due to the wedge-shaped shape of the sides, characterized in that when moving in flat ice, part of the ballast is removed from the bow ballast tanks of the vessel to compensate for the vertical drinking force from breaking ice, when meeting with a hummock, they warm the bow of the vessel with the help of trim tanks and leveling tanks, as well as tanks of the main ballast, increase the draft and trim of the vessel until it is completely submerged, continue to move underwater, enveloping the underwater part of the hummocks, and keep a little buoyancy , continue the movement of the vessel, sliding the deck along the slopes of the ice keels and partially breaking their lower parts, continue to move in an underwater ice position until the end of the hummock section, when turning those on the course in the above-water position, they feed the stern by controlling the ballast, providing at the moment of the start of the turn, it slips under the edge of the ice, transfer the trim onto the nose by controlling the ballast, break the stern of the ice channel from the bottom with the stern, to enhance the effect of ice destruction both during direct movement and in the process of turning, include a vibrating device in the bow to break the ice, feed and bleed compressed air from the bow or stern tank of the main ballast.