RU2250856C1

RU2250856C1 - Устройство для разрушения ледяного покрова

Info

Publication number: RU2250856C1
Application number: RU2004114075/11A
Authority: RU
Inventors: В.М. Козин (RU); В.М. Козин; Э.С. Горкунов (RU); Э.С. Горкунов; В.Л. Колмогоров (RU); В.Л. Колмогоров; М.В. Козин (RU); М.В. Козин
Original assignee: Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-04-27

Abstract

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам для разрушения ледяного покрова. Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой. Приставка выполнена в виде пластины, опирающейся на шатуны кривошипного механизма. Ее передняя часть по ходу движения судна снабжена элементом с положительной плавучестью, на верхней части которой установлены резцы, а задняя - посредством кривошипов кривошипного механизма соединена с плавучими барабанами, оснащенными зубьями и способными вращаться вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова. За счет кривошипов пластина способна максимально приближаться к нижней поверхности ледяного покрова без ее механического удара по льду снизу. Ширина приставки имеет ширину не меньше ширины корпуса судна и присоединена к корпусу судна при помощи штанг, на конце которых установлены цилиндрические шарниры. Штанги посредством пружин, работающих на сжатие, опираются на кронштейны, которые также ограничивают угол поворота штанг. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова. 2 ил.

Description

Изобретение относится к средствам продления навигации на внутренних путях, преимущественно может использоваться для создания судоходных каналов.

Уровень техники заявляемого изобретения известен из устройства для разрушения ледяного покрова, состоящего из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой (1. Зуев В.А., Козин В.М. Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова. - Владивосток, ДВГУ, 1988. - С.11), на днище которой устанавливают ледорезные ножи и которую используют для прокладки в ледяном покрове судоходного канала.

Недостатком известного устройства является его низкая эффективность, обусловленная тем, что известная ледокольная приставка разрушает ледяной покров с большими энергозатратами.

Сущность изобретения заключается в устранении указанного технического недостатка.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова за счет использования предлагаемой ледокольной приставки.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой.

Ограничительные: приставка выполнена в виде пластины, опирающейся на шатуны кривошипного механизма, ее передняя часть по ходу движения судна снабжена элементом с положительной плавучестью, на верхней части которой установлены резцы, а задняя - посредством кривошипов кривошипного механизма соединена с плавучими барабанами, оснащенными зубьями и способными вращаться вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова, а также за счет кривошипов пластина способна максимально приближаться к нижней поверхности ледяного покрова без ее механического удара по льду снизу за счет выбора соответствующей длины кривошипов, т.е. эксцентриситета, при этом ширина приставки имеет ширину не меньше ширины корпуса судна и присоединена к корпусу судна при помощи штанг, на конце которых установлены цилиндрические шарниры, сами штанги посредством пружин, работающих на сжатие, опираются на кронштейны, которые также ограничивают угол поворота штанг, а жесткость пружин должна быть достаточной для надежного, т.е. без проскальзывания, контакта зубьев барабанов с нижней поверхностью ледяного покрова.

Из теоремы Н.Е. Жуковского (о подъемной силе крыла) известно (2. Луговский В.В. Гидромеханика. - Л.: Судостроение, 1990. - 192 с.), что при размещении в потоке жидкости пластины и сообщения ей угла атаки α по отношению к скорости набегающего потока, то на ее засасывающей поверхности возникнет область пониженного давления. Также известно [2], что оттеснение потока жидкости от поверхности обтекаемого тела тоже приводит к понижению давления в месте оттеснения потока. Эти закономерности и используются для осуществления заявленного изобретения.

Изобретение поясняется чертежами и осуществляется следующим образом.

В носовой части судна 1 при помощи штанг 2, имеющих цилиндрические шарниры 3, установлена ледокольная приставка, выполненная в виде пластины 4. Пластина 4 опирается на шатуны 5 кривошипного механизма, которые одновременно являются ребрами жесткости для пластины 4. Передняя кромка пластины 6 снабжена элементом положительной плавучести 7, на верхней части которой установлены резцы 8. Посредством кривошипа (эксцентрика) 9 задняя кромка пластины 4 соединения с плавучими барабанами 10, которые оснащены зубьями 11. Положительная плавучесть элементов 7 и барабанов 10 должна быть у первых - достаточной для заныривания их под лед 12 от упора судна и создания давления на лед от элементов 7, достаточного для эффективного фрезерования нижней поверхности ледяного покрова 12 с целью создания во льду концентраторов напряжений в виде полос, между которыми расстояние В' не должно быть меньше ширины корпуса В (см. фиг.2); у вторых - на такой глубине, которая обеспечивает вращение барабанов 10 вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев 11 с нижней поверхностью ледяного покрова. Длину кривошипов (эксцентриситет) L (см. фиг.1, фиг.2) выбирают достаточной для максимального приближения пластины 4 к нижней поверхности льда 12 без ее механического удара по льду снизу. Штанги 2 посредством пружин 16, работающих на сжатие, опираются на кронштейны 17, которые наряду с опорой для пружин выполняют роль ограничителя угла поворота штанг 2 вокруг шарниров 3.

Тогда при движении судна по чистой воде (участок чистой воды либо искусственно приготавливается, либо используются естественные участки чистой воды на водоеме). Устройство разгоняют до его максимальной скорости и направляют перпендикулярно свободной кромке льда 13 (см. фиг.1).

Благодаря предложенному отрицательному по отношению к наклону форштевня судна 1 наклону передней стенки 14 положительной плавучести 7 при ее контакте со льдом 12 она погрузится под лед и продолжит свое движение уже в подводном положении. Благодаря положительной плавучести элемента 7 она будет плотно прилегать к нижней поверхности льда, и от движения судна 1 при помощи резцов - снизу фрезеровать лед, создавая концентраторы напряжений в виде полос, расстояние между которыми В' должно быть не менее ширины судна В. В момент контакта барабанов 10 с кромкой льда 13 и сжатию пружин 17 они начнут вращаться (см. фиг.2). В свою очередь это приведет как к угловым со скоростью ω, так и возвратно-поступательным со скоростью ±ν колебаниям шатуна 5, при этом осью вращения угловых колебаний будет место контакта элемента положительной плавучести 7, т.е. зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова 12. При угловых колебаниях пластины на ее верхней (засасывающей) поверхности возникнет область разряжения 15, создаваемая как за счет оттеснения воды от нижней поверхности льда 12 пластиной 4 (при ее движении вниз), так и за счет ее поворота по отношению к вектору скорости набегающего потока, т.е. скорости судна ν, на угол атаки α (фиг.2). Возвратно-поступательные движения шатуна 5 и элемента 7 с резцами 8 приведут к фрезерованию нижней поверхности льда 12 и созданию в нем концентраторов напряжений. Создание области разряжения при достаточных степени концентрации напряжений, угловой скорости ω и угла α и концентраторов напряжений с минимальными энергозатратами при безударных со льдом 12 колебаниях пластины 4 приведут к разрушению льда за счет его собственного веса в области 15 с меньшими по сравнению с аналогом энергозатратами и достижению заявленного технического результата.

Claims

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой, отличающееся тем, что приставка выполнена в виде пластины, опирающейся на шатуны кривошипного механизма, ее передняя часть по ходу движения судна снабжена элементом с положительной плавучестью, на верхней части которой установлены резцы, а задняя посредством кривошипов кривошипного механизма соединена с плавучими барабанами, оснащенными зубьями и способными вращаться вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова, а также за счет кривошипов пластина способна максимально приближаться к нижней поверхности ледяного покрова без ее механического удара по льду снизу за счет выбора соответствующей длины кривошипов, т.е. эксцентриситета, при этом ширина приставки имеет ширину не меньше ширины корпуса судна и присоединена к корпусу судна при помощи штанг, на конце которых установлены цилиндрические шарниры, сами штанги посредством пружин, работающих на сжатие, опираются на кронштейны, которые также ограничивают угол поворота штанг, а жесткость пружин должна быть достаточной для надежного, т.е. без проскальзывания, контакта зубьев барабанов с нижней поверхностью ледяного покрова.