RU2735392C1

RU2735392C1 - Ice breaker

Info

Publication number: RU2735392C1
Application number: RU2020113523A
Authority: RU
Inventors: Валерий Адамович Беляшов; Андрей Игоревич Латушко; Владимир Ильич Штрамбранд; Илья Вадимович Щербаков; Александр Владиславович Андрюшин
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие «Росморпорт» (ФГУП Росморпорт»)
Priority date: 2020-04-15
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2020-10-30

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to ship building, particularly, to ice-breaking vessel propulsion complex. Disclosed is an ice breaker, which comprises a body, in the stern of which is located a propulsion-steering complex, comprising a central screw propulsor mounted in a centerline plane of the ship on a propeller shaft and arranged on both sides of it full-aperture propeller-rudder columns. Full-turn propeller-rudder columns are installed with longitudinal displacement aft from the central screw propeller at distance counted from the central screw propeller to the screws discs of propeller-rudder columns equal to 0.8–1.2 of the radius of the central screw propeller, and with displacement to both sides of central screw propeller at distance counted from the edges of central screw propeller to the edges of screws of propeller-rudder columns and making at least 0.7 radius of central propeller.

EFFECT: higher efficiency when moving icebreaker nose forward due to higher thrust of propulsion complex and reliability of its elements.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса повышения эффективности работы ледокола в ледовых условиях.The invention relates to the field of shipbuilding and concerns the issue of increasing the efficiency of the icebreaker in ice conditions.

Известно ледокольное судно, содержащее корпус, в кормовом подзоре которого расположен движительно-рулевой комплекс, включающий установленный в диаметральной плоскости судна на гребном валу центральный винтовой движитель и размещенные по обе стороны от него полноповоротные винто-рулевые колонки (ВРК) (патент РФ № 2463201 от 10.10.2012 г) - прототип. Движительный комплекс известного судна предназначен для использования преимущественно при движении судна в ледовых условиях кормой вперед, но может использоваться и для движения судна носом вперед.Known icebreaking vessel containing a hull, in the aft clearance of which there is a propulsion and steering complex, including a central propeller propeller installed in the centreline plane of the vessel on the propeller shaft and full-revolving propeller columns (VRK) located on both sides of it (RF patent No. 2463201 from 10.10.2012 g) - prototype. The propulsion system of the known vessel is intended for use mainly when the vessel moves stern-ahead in ice conditions, but it can also be used for moving the vessel forward.

Однако, при работе движительного комплекса в режиме движения известного судна во льдах носом вперед высока вероятность попадания гребных винтов бортовых винто-рулевых колонок в струю, создаваемую центральным гребным движителем, вследствие чего у указанного движительного комплекса значительно падает тяга бортовых ВРК и возрастают вибрация и шум как движительного комплекса, так и корпуса судна, что в совокупности приводит к снижению эффективности и надежности бортовых ВРК и вследствие этого движительно-рулевого комплекса в целом. However, when the propulsion system is operating in the mode of movement of a known vessel in ice, bow forward, there is a high probability of hitting the propellers of the onboard propellers in the jet created by the central propeller, as a result of which the thrust of the onboard propellers significantly decreases in the specified propulsion system and vibration and noise increase as the propulsion system and the hull of the vessel, which together leads to a decrease in the efficiency and reliability of the onboard propellers and, as a result, the propulsion and steering complex as a whole.

Задачей предполагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the alleged invention is to eliminate the disadvantages of the prototype.

Техническим результатом является повышение эффективности работы движительного комплекса известного ледокольного судна за счет повышения тяги бортовых движителей и снижения уровней вибрации и шума путем предотвращения попадания бортовых движителей ВРК в струю, создаваемую центральным гребным движителем при движении судна носом вперед.The technical result is to increase the efficiency of the propulsion system of the known icebreaking vessel by increasing the thrust of the onboard propellers and reducing the vibration and noise levels by preventing the onboard propellers from entering the jet created by the central propeller when the vessel moves forward.

Технический результат достигается тем, что ледокол, содержащий корпус, в кормовом подзоре которого расположен движительно-рулевой комплекс, включающий установленный в диаметральной плоскости судна на гребном валу центральный винтовой движитель и размещенные по обе стороны от него полноповоротные винто-рулевые колонки отличается тем, что полноповоротные винто-рулевые колонки установлены с продольным смещением в корму от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя до дисков винтов винто-рулевых колонок, равное 0.8 – 1.2 радиуса центрального винтового движителя, и со смещением в обе стороны от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя до кромок винтов винто-рулевых колонок и составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса центрального винтового движителя.The technical result is achieved by the fact that an icebreaker containing a hull, in the aft clearance of which there is a propulsion and steering complex, including a central propeller propeller installed in the center plane of the vessel on the propeller shaft and full-revolving propeller columns located on both sides of it are distinguished by the fact that full-revolving rudder propellers are installed with a longitudinal displacement aft from the central propeller propeller at a distance measured from the central propeller propeller disk to the rudder propeller propeller disks, equal to 0.8 - 1.2 radius of the central propeller propeller, and with an offset to both sides from the central propeller propeller by a distance measured from the edges of the central screw propeller to the edges of the propeller-propeller columns and is at least 0.7 of the radius of the central screw propeller.

Размещение бортовых ВРК в указанном интервале объясняется тем, что струя от центрального винтового движителя сначала сужается в непосредственной близости от диска винтового движителя соответственно росту нагрузки и осевых вызванных скоростей, а затем расширяется в вязкой жидкости относительно диаметра того же винтового движителя (Эпштейн Л.А. Судостроение, 1958, №1). Вследствие этого размещенные в упомянутом интервале от центрального гребного движителя гребные винты ВРК будут находиться в области максимального сужения струи от центрального винтового движителя не попадая в нее и не будут подвергаться значительным нестационарным гидродинамическим нагрузкам.The placement of the onboard propellers in the indicated interval is explained by the fact that the jet from the central propeller first narrows in the immediate vicinity of the propeller disk according to the increase in the load and axial induced velocities, and then expands in a viscous fluid relative to the diameter of the same propeller (Epshtein L.A. Shipbuilding, 1958, No. 1). As a result, the propeller propellers located in the mentioned interval from the central propeller propeller will be in the region of maximum narrowing of the jet from the central propeller propeller without falling into it and will not be subjected to significant unsteady hydrodynamic loads.

Установка винто-рулевых колонок с продольным смещением в корму от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя до дисков винтов ВРК, равное 0.8 – 1.2 радиуса центрального винтового движителя, а также в обе стороны от центрального винтового движителя на расстояние, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя до кромок винтов ВРК и составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса центрального винтового движителя предотвращает возможность попадания гребных винтов винто-рулевых колонок в струю от центрального винтового движителя при движении судна носом вперед, благодаря чему обеспечивается повышение эффективности работы движительно-рулевого комплекса в целом и надежности его элементов. Installation of rudder propellers with a longitudinal displacement aft from the central propeller at a distance measured from the disk of the central propeller to the disks of the propeller propellers, equal to 0.8 - 1.2 of the radius of the central propeller, as well as to both sides of the central propeller at a distance measured from the edges of the central propeller propeller to the edges of the propeller propellers and constituting at least 0.7 of the radius of the central propeller propeller prevents the propellers of the rudder propellers from getting into the jet from the central propeller propeller when the vessel moves forward, thereby increasing the efficiency of the propulsion and steering complex in general and the reliability of its elements.

Установка винто-рулевых колонок ближе к диаметральной плоскости в поперечном направлении, так же, как и далее указанного диапазона от центрального винтового движителя в продольном направлении не имеет смысла, так как в этих случаях винты бортовых ВРК будут всегда находиться под влиянием нестационарных гидродинамических сил от центрального винтового движителя, что приведет к снижению их эффективности и повышению уровней вибрации и шума.Installation of rudder propellers closer to the center plane in the transverse direction, as well as beyond the specified range from the central screw propeller in the longitudinal direction, does not make sense, since in these cases the propellers of the onboard propellers will always be under the influence of unsteady hydrodynamic forces from the central screw propeller, which will reduce their efficiency and increase vibration and noise levels.

Установка винто-рулевых колонок ближе указанного диапазона к центральному винтовому движителю в продольном направлении помимо указанных недостатков может привести к ограничениям по углу поворота ВРК, а также к неблагоприятному влиянию корпуса судна на обтекание винтов, что также негативно отражается на эффективности движительного комплекса. Installation of rudder propellers closer to the specified range to the central propeller in the longitudinal direction, in addition to the indicated disadvantages, can lead to restrictions on the angle of rotation of the propeller-driven propeller, as well as to an adverse effect of the ship's hull on the propeller flow, which also negatively affects the efficiency of the propulsion system.

Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором схематично изображен ледокол с расположенным в его кормовом подзоре движительно-рулевым комплексом.The essence of the invention is illustrated by the figure, which schematically shows an icebreaker with a propulsion and steering complex located in its stern clearance.

В кормовом подзоре корпуса 1 ледокола расположен движительно-рулевой комплекс, включающий установленный в диаметральной плоскости судна на гребном валу центральный винтовой движитель 2 и размещенные по обе стороны от него полноповоротные винто-рулевые колонки 3. ВРК 3 установлены с продольным смещением в корму от центрального винтового движителя 2 на расстояние ∆L, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя 2 до дисков винтов ВРК 3, равное 0.8 – 1.2 радиуса R₁ центрального винтового движителя 2. Кроме того, полноповоротные винто-рулевые колонки 3 расположены со смещением в обе стороны от центрального винтового движителя 2 на расстояние ∆R, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя 2 до кромок винтов ВРК 3 и составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса R₁центрального винтового движителя 2.In the aft clearance of the hull 1 of the icebreaker there is a propulsion and steering complex, which includes a central propeller 2 installed in the center plane of the ship on the propeller shaft and full-revolving propeller columns 3 located on either side of it. propeller 2 at a distance ∆L, measured from the disk of the central propeller 2 to the disks of the propellers of the VRK 3, equal to 0.8 - 1.2 of the radius R _{1 of the} central propeller 2. In addition, the full-turn propeller columns 3 are displaced in both directions from the central propeller propeller 2 at a distance ∆R, measured from the edges of the central screw propeller 2 to the edges of the propellers VRK 3 and is at least 0.7 of the radius R _{1 of the} central screw propeller 2.

Работа движительного комплекса ледокола при движении носом вперед осуществляется следующим образом. The work of the propulsion complex of the icebreaker when moving forward is carried out as follows.

При движении ледокола в ледовом поле значительной толщины передним ходом все гребные винты его движительного комплекса работают при близких к предельным гидродинамическим нагрузкам. При движении передним ходом струя от центрального винтового движителя проходит между бортовыми гребными винтами ВРК. При этом указанная струя от центрального винтового движителя сразу за диском этого движителя сужается под действием вызванных скоростей, а затем расширяется, превращаясь в коническую струю с постоянным углом расширения струи, составляющем 7-9 градусов (Эпштейн Л.А. Судостроение, 1958, №1). Гребные винты винто-рулевых колонок, установленные в зоне максимального сужения этой струи (минимального диаметра струи) с продольным смещением от центрального винтового движителя в корму на расстояние, отсчитываемое от диска центрального винтового движителя до дисков винтов ВРК ∆L = 0.8 – 1.2 радиуса R₁ центрального винтового движителя и со смещением в обе стороны от центрального винтового движителя на расстояние ∆R, отсчитываемое от кромок центрального винтового движителя до кромок винтов ВРК, составляющее по меньшей мере 0.7 радиуса R₁центрального винтового движителя, не попадают в его струю и не подвергаются влиянию значительных нестационарных гидродинамических нагрузок. Вследствие этого улучшаются условия работы бортовых гребных винтов ВРК и повышается эффективность движительного комплекса за счет повышения тяги бортовых движителей и снижения уровней вибрации и шума.When the icebreaker moves in an ice field of considerable thickness in a forward motion, all the propellers of its propulsion system operate at close to the maximum hydrodynamic loads. When moving forward, the jet from the central propeller propeller passes between the side propellers of the VRK. In this case, the specified jet from the central screw propeller immediately behind the disk of this propeller narrows under the action of the induced velocities, and then expands, turning into a conical jet with a constant jet expansion angle of 7-9 degrees (Epstein L.A. Sudostroenie, 1958, No. 1 ). Propeller propellers installed in the zone of maximum narrowing of this jet (minimum diameter of the jet) with a longitudinal displacement from the central propeller to the stern by a distance measured from the central propeller disk to the propeller propeller disks ∆L = 0.8 - 1.2 of radius R ₁ of the central screw propeller and with displacement in both directions from the central screw propeller by the distance ∆R, measured from the edges of the central screw propeller to the edges of the VRK propellers, which is at least 0.7 of the radius R _{1 of the} central screw propeller, do not fall into its jet and are not affected significant unsteady hydrodynamic loads. As a result, the working conditions of the onboard propellers of the propellers are improved and the efficiency of the propulsion system is increased by increasing the thrust of the onboard propellers and reducing the levels of vibration and noise.

Предлагаемый ледокол обладает повышенной эффективностью работы движительного комплекса за счет повышения тяги бортовых движителей и снижения уровней вибрации и шума, что выгодно отличает его от прототипа.The proposed icebreaker has an increased efficiency of the propulsion system by increasing the thrust of the onboard propellers and reducing the vibration and noise levels, which favorably distinguishes it from the prototype.

Claims

An icebreaker containing a hull, in the aft clearance of which there is a propulsion and steering complex, including a central propeller propeller installed in the center plane of the vessel on the propeller shaft and full-turn propeller-driven propellers located on both sides of it, characterized in that full-turn propellers are installed with a longitudinal displacement aft from the central screw propeller at a distance measured from the central screw propeller disk to the rudder propeller discs, equal to 0.8 - 1.2 of the radius of the central screw propeller, and with displacement to both sides from the central screw propeller by a distance measured from the edges of the central screw propeller to the edges of the propeller-propeller columns and is at least 0.7 of the radius of the central screw propeller.