RU2276037C2 - Ice-breaker ship - Google Patents
Ice-breaker ship Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276037C2 RU2276037C2 RU2004114052/11A RU2004114052A RU2276037C2 RU 2276037 C2 RU2276037 C2 RU 2276037C2 RU 2004114052/11 A RU2004114052/11 A RU 2004114052/11A RU 2004114052 A RU2004114052 A RU 2004114052A RU 2276037 C2 RU2276037 C2 RU 2276037C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- underwater
- vessel
- parts
- cutters
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, в частности к ледокольным судам, разрушающим лед механическим методом.The invention relates to shipbuilding, in particular to icebreaking ships that destroy ice mechanically.
Известно устройство (1. Богородский В.В., Гаврило В.П., Недошивин О.А. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 232 с. Стр.49 - Ледорез, сконструированный специалистами США), представляющее собой понтон с прямой носовой частью, где установлены вертикальные фрезы, "которые при движении судна прорезают в ледяном поле три продольные щели, в результате чего образуются две консольные балки", которые ломаются наклонной частью днища. Ломаный лед проходит под корпусом и разводится под кромкой ненарушенного ледяного покрова благодаря V-образной форме киля. Таким образом устройство оставляет за собой чистый ото льда канал.A device is known (1. Bogorodsky V.V., Gavrilo V.P., Nedoshivin O.A. Ice destruction. Methods, technical means. L .: Gidrometeoizdat, 1983. 232 p. 49 Ice-cutter designed by US specialists) , which is a pontoon with a straight bow, where vertical cutters are installed, "which, when the vessel moves, cut three longitudinal slots in the ice field, resulting in the formation of two cantilever beams" that break down the inclined part of the bottom. Broken ice passes under the hull and is bred under the edge of undisturbed ice due to the V-shape of the keel. Thus, the device reserves a channel clear of ice.
Недостатками известного устройства является небольшая скорость их продвижения во льду [1] вследствие малой эффективности применения фрез для разрушения ледяного поля. Кроме того, вызывает сомнение беспрепятственное перемещение льда большой толщины (до 1 м) под корпусом судна и его удаление под кромку ненарушенного ледяного покрова.The disadvantages of the known device is the low speed of their advancement in ice [1] due to the low efficiency of the use of mills for the destruction of the ice field. In addition, it is doubtful the unimpeded movement of ice of large thickness (up to 1 m) under the hull of the vessel and its removal under the edge of the undisturbed ice cover.
Задача заявляемого изобретения заключается в обеспечении продвижения ледокольного судна в водной среде, покрытой ледовой коркой толщиной до 1 м, со скоростью до 30 км/ч.The task of the invention is to ensure the advancement of an icebreaking vessel in an aqueous environment covered with an ice crust up to 1 m thick at a speed of up to 30 km / h.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении скорости прохождения судна по водной акватории, покрытой ледяным покровом, при относительном снижении энергозатрат на разрушение льда, продление навигации в весеннее и осеннее время года.The technical result achieved in solving the problem is to increase the speed of the vessel through the water covered by ice, with a relative reduction in energy consumption for ice destruction, prolonged navigation in the spring and autumn season.
Требуемый результат достигается путем разработки устройства, ломающего лед по наименьшему сопротивлению и пропускающему ломаные плиты льда внутри своей конструкции.The desired result is achieved by developing a device that breaks ice at the least resistance and allows broken ice plates inside its structure.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.
Ограничительные: ледокольное судно, корпус которого состоит из надводной части, подводной части и двух боковых частей, и снабженное устройством для ломки льда, содержащее фрезы, установленные вертикально.Restrictive: an icebreaking vessel, the hull of which consists of a surface part, an underwater part and two side parts, and is equipped with an ice breaking device containing cutters mounted vertically.
Отличительные: между указанными частями корпуса образована полость, предназначенная для движения судна сквозь ледяной покров, при этом надводная часть выполнена с возможностью перемещения в вертикальной плоскости относительно подводной части, ширина подводной части судна превышает ширину надводной части и имеет в оконечной части выгиб для соприкосновения с подводной поверхностью льда, фрезы, установленные на нижней поверхности надводной части и боковых поверхностях, имеют возможность вращаться, надводная часть в своей носовой области выполнена наклонной и снабжена резцами, подводная часть также снабжена резцом, установленным в носовой области, боковые части дополнительно снабжены клиньями, при этом боковые части выполнены с сужением к корме по внешней стороне и с расширением по внутренней, при этом перемещение надводной части судна относительно подводной осуществляется при помощи гидропривода, установленного на боковых частях, при этом высота h между надводной и подводной частями выбирается из расчета h≥1,5S, где S - толщина льда, при этом угол наклона надводной части α=30-45°, при этом угол сужения боковых частей с внешней стороны γ=1-2°, а угол расширения с внутренней стороны β=2-3°, при этом расстояние между осями резцов, установленных на надводной и подводной частях, L=4-6 метра.Distinctive: between the indicated parts of the hull there is a cavity designed for the vessel to move through the ice cover, while the surface part is made to move in a vertical plane relative to the underwater part, the width of the underwater part of the vessel exceeds the width of the surface part and has a bend in the terminal part for contact with the underwater ice surface, milling cutters mounted on the lower surface of the surface of the surface and the side surfaces have the ability to rotate, the surface of the surface in its nasal region the tee is made inclined and equipped with cutters, the underwater part is also equipped with a cutter mounted in the bow area, the side parts are additionally provided with wedges, while the side parts are narrowed to the stern on the outside and expand on the inside, while moving the surface of the vessel relative to the underwater is carried out using a hydraulic actuator mounted on the side parts, while the height h between the surface and underwater parts is selected from the calculation h≥1,5S, where S is the thickness of the ice, while the angle of inclination of the surface part and α = 30-45 °, while the angle of narrowing of the side parts from the outside γ = 1-2 °, and the angle of expansion from the inside β = 2-3 °, while the distance between the axes of the cutters mounted on the surface and underwater parts , L = 4-6 meters.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достаточным техническим результатом заключается в следующем.A causal relationship between the set of essential features of the claimed device and a sufficient technical result is as follows.
Наличие полости между надводной, подводной и боковыми частями устройства дает возможность пропускать сквозь судно ломаные куски льда, не затрачивая энергии на их раздвижение в ледяном поле. Ломка льда осуществляется от изгиба до предела разрушения ледяной пластины, попадающей в створ между наклонной верхней и нижней частями судна при его движении. Известно, что наименьший предел прочности на разрушение имеют напряжения, возникающие во льду при изгибе (2. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1980). Клиньями боковых частей скалываются остатки неразрушенных участков льда для прохождения колотых льдин по внутренней полости судна.The presence of a cavity between the surface, underwater and side parts of the device makes it possible to pass broken pieces of ice through the vessel without spending energy on their separation in the ice field. Ice breaking is carried out from bending to the limit of destruction of the ice plate falling into the target between the inclined upper and lower parts of the vessel during its movement. It is known that the least tensile strength is exerted by stresses arising in ice during bending (2. Bogorodsky VV, Gavrilo VP Ice. Physical properties. Modern methods of glaciology. L .: Gidrometeoizdat, 1980). The wedges of the lateral parts cleave the remnants of the undamaged sections of ice for passage of crushed ice along the inner cavity of the vessel.
Подводная часть судна, имеющая отсеки с воздухом, значительно шире надводной для придания судну малой осадки, имеет в оконечной части выгиб для соприкосновения с подводной поверхностью льда. Надводная часть судна имеет спереди подводной поверхности наклон к горизонтальной плоскости для создания в ледяной пластине, находящейся в створе между верхней и нижними частями, изгибающего момента, приводящего к разрушению льда в поперечном направлении относительно хода судна.The underwater part of the vessel, which has compartments with air much wider than the surface to give the vessel a little draft, has a bend in the terminal part for contact with the underwater surface of the ice. The surface of the vessel in front of the underwater surface is inclined to a horizontal plane to create a bending moment in the ice plate located in the alignment between the upper and lower parts, leading to the destruction of ice in the transverse direction relative to the course of the vessel.
Для создания наиболее благоприятных условий разрушения льда в продольном направлении в подводной части впереди по центру и в надводной части в области касания ледяной пластины имеются резцы, причем резец в нижней части создает при движении судна углубленный вырез в пластине, являющийся концентратором напряжений при изгибе. Резцы на надводной части также способствуют разрушению пластины льда в продольном направлении.To create the most favorable conditions for the destruction of ice in the longitudinal direction in the underwater part in the front in the center and in the surface part in the area of contact of the ice plate there are cutters, and the cutter in the lower part creates a recessed cut in the plate when the vessel is moving, which is a stress concentrator during bending. Cutters on the surface also contribute to the destruction of the ice plate in the longitudinal direction.
Для наилучшего прохождения льда во внутренней полости на днище подводной части имеется система фрез, вращение которых проталкивает лед по полости, разрушает ломаные пластины и ускоряет движение судна вперед.For the best passage of ice in the inner cavity at the bottom of the underwater part there is a system of cutters, the rotation of which pushes the ice through the cavity, destroys the broken plates and accelerates the forward movement of the vessel.
Боковые части судна ограничивают полость, по которой проходит ломаный лед, и имеют систему гидроцилиндров, позволяющую осуществить настройку высоты полости путем перемещения в вертикальной плоскости надводной части судна относительно подводной. Кроме того, боковые части судна в области формирования клиньев имеют вертикальные фрезы, вращение которых способствует продвижению судна вперед, и предотвращает процесс заклинивания судна с боковых сторон ледяным полем. Сужение боковых частей к корме с внешней стороны способствует также предупреждению заклинивания судна с боков, расширение боковых частей к корме с внутренней стороны способствует более свободному прохождению ломаного льда по внутренней полости.The lateral parts of the vessel limit the cavity along which the broken ice passes and have a hydraulic cylinder system that allows you to adjust the height of the cavity by moving in the vertical plane of the surface of the vessel relative to the underwater. In addition, the side parts of the vessel in the area of wedge formation have vertical cutters, the rotation of which facilitates the advance of the vessel and prevents the vessel from jamming from the sides with an ice field. The narrowing of the side parts to the stern from the outside also helps to prevent jamming of the vessel from the sides, the expansion of the side parts to the stern from the inside contributes to a more free passage of broken ice through the inner cavity.
На фиг.1-3 приведена конструкция заявляемого устройства.Figure 1-3 shows the design of the claimed device.
На фиг.1 - продольное вертикальное сечение по оси симметрии; на фиг.2 - вид сверху по стрелке А, на фиг.3 - сечение 1-1 фиг.2.Figure 1 is a longitudinal vertical section along the axis of symmetry; figure 2 is a top view along arrow A, figure 3 is a section 1-1 of figure 2.
Устройство на фиг.1-3 состоит из надводной части 1, подводной части 2 и двух боковых частей 3. Надводная часть в носовой области снизу выполнена с углом наклона α и имеет резцы 4, а также систему фрез 5 по всей нижней поверхности, подводная часть имеет спереди резец 6. Боковые части содержат клинья 7 и вертикальные фрезы 8. Расстояние между надводной и подводной частями (h) между верхней и нижней частями должна быть h≥1.5S, где S - толщина ледяного покрова. Эта величина устанавливается системой гидроцилиндров, установленных в боковых частях. Для реализации поперечного излома льдины необходимо, чтобы расстояние (l) между осью резцов надводной части и резцом подводной части было l=4÷6 метра.The device in figures 1-3 consists of a
Боковые части выполнены с сужением к корме по внешней стороне под углом γ=1-2° и расширением под углом β=2-3° с внутренней.The lateral parts are made with narrowing to the stern on the outside at an angle γ = 1-2 ° and expansion at an angle β = 2-3 ° with the inside.
Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.
На судне на чистой воде (майне) с помощью гидроцилиндров и воздушных секций подводной части устанавливается в зависимости от толщины льда высота туннеля и осадка. Включается двигатель и привод всех фрез. Ледокольное судно набирает требуемую скорость и находит на ледяной покров. При движении судна пластина льда, утыкаясь в наклонную поверхность надводной части, испытывает под действием вертикальной силы, возникающей на наклонной поверхности, изгиб, которому препятствует передний конец подводной части. Возникает изгибающий момент, под действием которого происходит поперечный излом, который стимулируется резцами надводной и подводной частей. Ледяная плита (плиты) под действием надвигающегося спереди ледяного поля проталкивается в туннель, образуемый надводной, подводной и боковыми частями судна и всплывает с кормы после прохождения судна. При поперечном разрушении образовавшиеся в ледяном поле выступы, препятствующие движению судна и прохождению льдин через туннель, скалываются клиньями боковых частей. Чтобы не образовалась пробка внутри полости, расстояние между надводной и подводной частями превышает толщину льда в 1,5 раза, а вращающиеся фрезы 5 не дают возможность льдинам тормозиться о нижнюю поверхность надводной части, стимулируют дальнейшее разрушение плит льда и, отталкиваясь от них, способствуют движению судна вперед. Расширение туннеля к корме под углом β=2-3° также способствует более свободному движению льдин внутри туннеля. Само движение льдин по туннелю весьма относительно. Фактически ледокольное судно проходит колотый лед внутри себя, стараясь, чтобы льдины не задерживали его движение. С наружной стороны вращающиеся фрезы 8 и сужение боковых частей к корме под углом γ=1-2° предотвращают заклинивание судна с внешней стороны ледяного поля.On a vessel in clear water (lane), using the hydraulic cylinders and air sections of the underwater part, the height of the tunnel and sediment is established depending on the thickness of the ice. The engine and drive of all cutters are turned on. An icebreaking vessel picks up the required speed and finds on the ice cover. When the vessel moves, the ice plate, abutting into the inclined surface of the surface part, under the action of the vertical force arising on the inclined surface, bends, which prevents the front end of the underwater part. There is a bending moment, under the action of which a transverse kink occurs, which is stimulated by the cutters of the surface and underwater parts. An ice plate (s) under the action of an ice field approaching in front is pushed into a tunnel formed by the surface, underwater and side parts of the vessel and emerges from the stern after passing the vessel. With transverse destruction, protrusions formed in the ice field that impede the movement of the vessel and the passage of ice through the tunnel are chipped off by wedges of the side parts. To prevent the formation of a plug inside the cavity, the distance between the surface and underwater parts exceeds the ice thickness by 1.5 times, and rotating
Расчет, подтверждающий достижение указанного технического результата.Calculation confirming the achievement of the specified technical result.
Изгиб ледяной пластины между наклонной надводной и подводной частями вполне можно формализовать как изгиб балки в заделке (Фиг.4). Сила, с которой наклонная поверхность надводной части упирается в ледяную пластину, - это сила инерции судна (F). Вертикальная составляющая от этой силы будетThe bend of the ice plate between the inclined surface and underwater parts can well be formalized as the bend of the beam in the embedment (Figure 4). The force with which the inclined surface of the surface abuts against the ice plate is the ship's inertia (F). The vertical component of this force will be
Изгибающий моментBending moment
Максимальный изгибающий момент (Мmax) будет при α=45°The maximum bending moment (M max ) will be at α = 45 °
Сила инерцииInertia force
где Р - вес судна, а - ускорение замедления, q - ускорение силы тяжести (q=10 м/сек2).where P is the weight of the vessel, a is the acceleration of deceleration, q is the acceleration of gravity (q = 10 m / s 2 ).
Напряжение изгиба σи Bending stress σ and
Wz - момент сопротивления относительно оси z. В нашем случаеW z is the moment of resistance relative to the z axis. In our case
ТогдаThen
Излом происходит, когда σи>σдоп, σдоп - допускаемое напряжение при изгибе.A kink occurs when σ and > σ dop , σ dop is the permissible bending stress.
Таким образом, имеемThus, we have
Отсюда найдем вес судна РFrom here we find the weight of the vessel P
Если положить скорость судна v=30 км/час, а время остановки τ положить 3 сек, тоIf we put the speed of the vessel v = 30 km / h, and the stopping time τ put 3 seconds, then
Из [2] From [2]
Положим b=10 м, S=0,5 м, l=5 м, то получим Р>60 тонн.Put b = 10 m, S = 0.5 m, l = 5 m, then we get P> 60 tons.
При этом мы не учли мощность двигателя, толкающего судно вперед. Таким образом, если взять Р=100 тонн, то можно свободно ходить по водной акватории с толщиной льда 0,5 м со скоростью 30 км/час.At the same time, we did not take into account the power of the engine pushing the vessel forward. Thus, if you take P = 100 tons, then you can freely walk in the water with an ice thickness of 0.5 m at a speed of 30 km / h.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114052/11A RU2276037C2 (en) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Ice-breaker ship |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004114052/11A RU2276037C2 (en) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Ice-breaker ship |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004114052A RU2004114052A (en) | 2005-10-27 |
RU2276037C2 true RU2276037C2 (en) | 2006-05-10 |
Family
ID=35863759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004114052/11A RU2276037C2 (en) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Ice-breaker ship |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2276037C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101723061B (en) * | 2009-12-22 | 2012-09-12 | 马伟 | Icy water sailing open device |
WO2019098851A1 (en) | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Dåfjorden Slipp As | Icebreaker |
-
2004
- 2004-05-06 RU RU2004114052/11A patent/RU2276037C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101723061B (en) * | 2009-12-22 | 2012-09-12 | 马伟 | Icy water sailing open device |
WO2019098851A1 (en) | 2017-11-15 | 2019-05-23 | Dåfjorden Slipp As | Icebreaker |
RU2763326C2 (en) * | 2017-11-15 | 2021-12-28 | Бифрост Туг Ас | Ice cutter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004114052A (en) | 2005-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101569676B1 (en) | Oil combatting vessel | |
KR101122512B1 (en) | Method for breaking ice, motor-driven watercraft and its use | |
KR860002189B1 (en) | Ship | |
KR20120056062A (en) | Icebreaking ship having ice breaking system using interchangeable icebreaking tool | |
RU2276037C2 (en) | Ice-breaker ship | |
JPH0723112B2 (en) | Icebreaker hull | |
US5660131A (en) | Icebreaker attachment | |
US3530814A (en) | Icebreaking attachment | |
RU183492U1 (en) | ICE-BREAKER WITH NOSE BYPASSES OF STEPS FOR FORMING DESTRUCTION OF ICE BY PRESSING | |
KR101823550B1 (en) | Ice Breaker Ship | |
US3521591A (en) | Nautical ice-breaking structures | |
US9919775B2 (en) | Ships for navigating in icy waters with improved propulsive performance | |
EP3710350B1 (en) | Icebreaker | |
RU2651415C1 (en) | Ice breaking method | |
CA1230784A (en) | Ice zipper | |
RU2122505C1 (en) | Ice-breaking attachment | |
SU1008079A1 (en) | Self-propelled ice-breaking and ice-collecting vessel | |
DK168815B1 (en) | Ship that can sail in ice-filled waters | |
JP2825631B2 (en) | ship | |
RU2182873C2 (en) | Icebreaking ship for crossing heavy ice fields | |
SU125735A1 (en) | River icebreaker | |
RU2268193C2 (en) | Ice-breaking ship | |
RU2171203C1 (en) | Method of pilotage of trimaran icebreaker in ice | |
SU919920A1 (en) | Icebreaker hull | |
JPH0348078B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20051003 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20051117 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060507 |