Водное судно с улучшенными характеристиками для передвижения во льдах - RU2573186C2

Чертежи

Показать все 20 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к водному судну согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, имеющему улучшенные характеристики для передвижения во льдах, в частности к ледоколу, судну снабжения, грузовому судну или соответствующему судну, имеющему корпус, содержащий в кормовой части установку, обеспечивающую продвижение и управление по курсу, в целом отвечающую за продвижение этого судна и управление им по курсу и содержащую по меньшей мере один выступ, выполненный наподобие скега, в котором расположено по меньшей мере одно лопастное устройство.

Управляемость по курсу ледокола, или корабля снабжения, или соответствующего судна, работающего в водах, покрытых льдами, является очень важной характеристикой. Обычно это судно оснащают одним или большим количеством лопастных движителей и рулем, расположенным позади него. Очень эффективным вариантом реализации установки, обеспечивающей продвижение и управление по курсу, является поворотное подруливающее устройство, выполненное с возможностью управления по курсу. В патенте FI 94508 представлено решение, согласно которому в сложных ледовых условиях судно перемещается кормой вперед с использованием устройств для подруливания, выполненных с возможностью управления по курсу.

В качестве главных лопастных движителей корабля могут быть применены решения, в которых используется обычный вал для лопастных движителей и в которых приводной механизм внутри корпуса судна вращает лопастной движитель посредством вала для лопастного движителя, при этом вал проходит через корпус и часто выполнен довольно длинным. Для увеличения эффективности управления по курсу при таких обстоятельствах судно обычно оснащают устройством для подруливания, установленным в поперечном туннеле, посредством которого обеспечивается поперечный поток воды и сила реакции для управления по курсу. Лопастные движители таких типов в общем случае установлены в носу судна, однако также в области кормы, в среднем скеге или боковых скегах независимо от обычных линий валов лопастного движителя.

В решениях, использующих устройства для подруливания, выполненных с возможностью управления по курсу, обычно не требуются ни туннельные устройства для подруливания, ни рули. Приводы лопастных движителей выполнены либо внутри поворотного обтекателя, либо их работа реализована посредством валов и двигателя с угловым редуктором, расположенного в корпусе корабля.

Очевидно, что размеры и конструкция компонентов, которые будут контактировать со льдом, должны быть выбраны с учетом деформирующей силы, создаваемой льдом.

Несмотря на то что подруливающее устройство, выполненное с возможностью управления по курсу, является достаточно эффективным решением для движительного устройства и для управления кораблем по курсу, имеют место случаи значительных затруднений в отношении его использования. Такие случаи сопровождаются нагрузками, создаваемыми особенно толстым и/или многолетним льдом. В этих случаях часто выбирают установку, содержащую один или большее количество обычных лопастных движителей и валов лопастных движителей. Для обеспечения управляемости по курсу, в частности при небольшой скорости передвижения и когда корабль неподвижен, необходимо использовать поперечно установленные туннельные устройства для подруливания.

На фиг.1а, 1b и 1c показана установка, содержащая две линии 2 и 3 валов и один средний скег 6, в котором расположены два туннельных устройства 7а и 7b для подруливания. В этой установке эксплуатационные свойства судна во льдах оказываются недостаточными вследствие того, что средний скег препятствует свободному перемещению кусков разломанного льда. Реализация опоры снизу для руля и при необходимости насадки лопастного движителя также затруднена, что с известной долей вероятности приводит к уменьшению способности этой конструкции выдерживать воздействие кусков льда при передвижении в водах, покрытых льдами или имеющих много льда.

Задачей изобретения является обеспечение создания водного судна, имеющего улучшенные характеристики для передвижения во льдах и максимально уменьшающего недостатки описанного выше уровня техники. В частности, задачей является предпринять попытку обеспечения управляемости водного судна по курсу в ледовых условиях, а также улучшения его способности выдерживать воздействие деформирующей силы, воздействующей на конструкции водного судна через лед и куски льда.

Задачи изобретения в целом достигнуты так, как раскрыто в пункте 1 формулы изобретения, а более подобно раскрыто в других пунктах формулы изобретения. В соответствии с изобретением водное судно оснащено двумя выступами, выполненными наподобие скегов, размещенными с различных сторон от центровой линии судна на расстоянии друг от друга. Лопастное устройство прикреплено кормовому концу выступа, выполненного наподобие скега, или к корпусу судна на кормовой стороне выступа, выполненного наподобие скега, и, дополнительно к этому, выступ, выполненный наподобие скега, имеет между лопастным устройством и корпусом водного судна, в продольном направлении на выступе, выполненном наподобие скега, одно или большее количество подруливающих устройств для обеспечения потока воды в целом поперечно относительно корпуса.

Установка согласно изобретению основана на том факте, что лопастное устройство, расположенное с соединением с выступом, выполненным наподобие скега, или в этом выступе, выбрано таким образом, что пространство, необходимое для вала этого лопастного движителя, в продольном направлении выступа, выполненного наподобие скега, оказывается настолько коротким, что между лопастным устройством и корпусом водного судна может быть расположено одно или большее количество подруливающих устройств для обеспечения управляемости водного судна по курсу. Указанное решение также обеспечивает возможность максимально свободного перемещения кусков разломанного льда под водным судном между выступами, выполненными наподобие скегов, потому что вследствие решения согласно изобретению под корпусом имеется достаточно пространства, так что они могут быть расположены в достаточной мере далеко друг от друга. Кроме того, использованием подруливающих устройств различных выступов, выполненных наподобие скегов, в противоположных направлениях наружу от корпуса обеспечивается возможность создания потока воды по существу поперечно относительно корпуса, которым борт водного судна может быть омыт для уменьшения трения между корпусом и льдом, и кусками льда и, во-вторых, для расчистки кусков льда из канала, проломленного в ледяном поле.

Лопастное устройство может быть реализовано различными способами. Для этого может быть использовано подруливающее устройство, выполненное с возможностью управления по курсу, или соответствующее устройство, поворот которого относительно выступа, выполненного наподобие скега, предотвращен. В этом случае лопастное устройство получает свою непосредственную рабочую мощность от электрического двигателя, который может быть расположен в выступе, выполненном наподобие скега, например, в кормовой стороне указанного одного или большего количества подруливающих устройств. Электрический двигатель может быть размещен в непосредственной близости от лопастного движителя, или используется такой короткий вал лопастного движителя, что для этой цели обеспечивается возможность реализации указанного решения согласно изобретению. Естественно, электрический двигатель также может быть расположен традиционным образом на палубе выше лопастного устройства или в пространстве, специально отведенном для него, при этом мощность от двигателя передается способом, известным по своему существу, путем использования вертикального вала и механизма углового редуктора.

Подруливающее устройство также может быть реализовано различными способами. В предпочтительном варианте реализации изобретения подруливающее устройство может быть выполнено в виде туннельного устройства для подруливания, которое наиболее предпочтительно размещено таким образом, что создаваемый им поток воды направлен по диагонали вверх. Таким образом обеспечивается возможность увеличения эффективности создаваемого им эффекта смывания.

В предпочтительном варианте реализации изобретения подруливающее устройство также может быть выполнено с возможностью перемещения из первого положения, в котором оно находится, по меньшей мере в целом, внутри выступа, выполненного наподобие скега, во второе положение, в котором оно, по меньшей мере в целом, выдвинуто из выступа, выполненного наподобие скега. Кроме того, подруливающее устройство может быть выполнено с возможностью поворота относительно своего в целом вертикального вала, проходящего в направлении перемещения. Таким образом, при нахождении в убранном положении подруливающее устройство может функционировать наподобие туннельного устройства для подруливания, а в опущенном положении оно может соответственно функционировать в качестве устройства, обеспечивающего управление по курсу и продвижение. В этом случае в предпочтительном варианте реализации изобретения поток воды, создаваемый подруливающим устройством, направлен по диагонали вверх.

К корпусу на кормовой стороне указанного лопастного устройства также может быть прикреплено рулевое устройство. При необходимости лопастное устройство, в свою очередь, может быть оснащено насадкой, окружающей лопастной движитель. В этом случае насадка и наиболее предпочтительно также рулевое устройство могут предпочтительно быть выполнены с опорой снизу на указанный выступ, выполненный наподобие скега. Этим обеспечивается увеличение способности этих конструкций выдерживать воздействие деформирующей силы, прилагаемой к ним кусками льда.

Далее изобретение описано посредством примера со ссылкой на прилагаемые схематично выполненные чертежи, на которых

на фиг.1а, 1b и 1c показана известная установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части известного водного судна при виде под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе,

на фиг.2а, 2b и 2c показан первый вариант реализации изобретения, на которых установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части водного судна показана под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе,

на фиг.3а, 3b и 3c показан второй вариант реализации изобретения, на которых установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части водного судна показана под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе,

на фиг.4а, 4b и 4c показан третий вариант реализации изобретения, на которых установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части водного судна показана под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе,

на фиг.5а, 5b и 5c показан четвертый вариант реализации изобретения, на которых установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части водного судна показана под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе,

на фиг.6а, 6b и 6c показан пятый вариант реализации изобретения, на которых установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части водного судна показана под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе, и

на фиг.7а, 7b и 7c показан шестой вариант реализации изобретения, на которых установка, обеспечивающая продвижение и управление по курсу, кормовой части водного судна показана под наклоном снизу, сбоку и снизу и частично в разрезе.

На фиг.1а, 1b и 1c показана установка, в которой кормовая часть корпуса 1 водного судна имеет две линии 2 и 3 валов и один средний скег 6. Линии 2 и 3 валов включают в себя лопастные движители 2а и 3а и насадки 2b и 3b, окружающие их, а также валы 2c и 3c лопастных движителей, которые соединяют лопастные движители с двигателями 2d и 3d. Средний скег 6 имеет туннельные отверстия 6c и 6b для туннельных устройств 7а и 7b для подруливания. Дополнительно с линиями валов связаны рули 4 и 5. Недостатки этого решения раскрыты выше в разделе, относящемся к уровню техники.

На фиг.2-7 показаны различные варианты решения по данному изобретению. Общим для них является наличие в кормовой части корпуса 1 водного судна двух выступов 8 и 9, выполненных наподобие скегов, которые оснащены лопастными устройствами 10 и 11, прикрепленными к выступам 8 и 9, выполненным наподобие скегов, таким образом, что исключена возможность поворота лопастных движителей 10а и 11а, которые они включают в себя, относительно рассматриваемых выступов, выполненных наподобие скегов. Кроме того, на кормовой стороне выступов, выполненных наподобие скегов, находятся рулевые устройства 4 и 5. Еще в одном варианте реализации изобретения лопастные устройства могут быть расположены с соединением с выступами, выполненными наподобие скега, на их кормовой стороне и с возможностью поворота на ограниченную величину относительно этих выступов, выполненных наподобие скегов.

Лопастные устройства 10 и 11 выбраны, а их передача мощности выполнена таким образом, что для передачи мощности нет необходимости в использовании длинного вала, проходящего вдоль выступа, выполненного наподобие скега. На практике мощность получают посредством электрических двигателей способом, известным по своему существу и поэтому далее подробно здесь не раскрытым. Таким образом, перед движительными узлами выступов 8 и 9, выполненных наподобие скегов, относительно корпуса водного судна дополнительно размещены подруливающие устройства 12, 12′ или 12′′ различных типов, обеспечивающие создание потоков воды поперечно относительно выступов 8 и 9, выполненных наподобие скега. Их использованием обеспечивается возможность улучшения управляемости водного судна по курсу, а также его свойств для передвижения во льдах в зависимости от направления, в котором направлены потоки воды. Соответственно, например, обеспечена возможность омывания борта водного судна для уменьшения трения между корпусом и льдом, и кусками льда путем направления потока воды вверх от корпуса, или обеспечена возможность расчистки кусков льда из канала, проломленного в ледяном поле.

В варианте реализации изобретения согласно фиг.2а, 2b и 2c в качестве подруливающих устройств используются туннельные устройства 12 и 13 для подруливания, расположенные в поперечных туннельных отверстиях 8а и 9а выступов, выполненных наподобие скегов. При необходимости могут использоваться несколько туннельных устройств для подруливания в каждом из выступов, выполненных наподобие скегов.

Вариант реализации изобретения согласно фиг.3а, 3b и 3c отличается от предыдущего варианта реализации тем, что вокруг лопастных движителей выполнены насадки 10b и 11b, которые направляют поток воды, создаваемый лопастными движителями, и одновременно защищают лопастные движители. Кроме того, рулевые устройства 4 и 5, а также насадки 10b и 11b выполнены с опорой снизу посредством опорных элементов 8c и 9c, которые прикреплены к нижней части выступов 8 и 9, выполненных наподобие скегов. Опора такого типа способствует по существу усилению указанной конструкции против деформирующей силы, созданной кусками льда. При необходимости опора также может быть выполнена проходящей только к насадкам.

В варианте реализации изобретения согласно фиг.4а, 4b и 4c узлы 12′а и 13′а лопастных движителей служат в качестве подруливающих устройств 12′ и 13′, они приводятся в движение двигателями 12′b и 13′b и могут быть опущены из выступов 8 и 9, выполненных наподобие скегов, и вниз от них. В своем убранном положении эти устройства расположены в вертикальных туннельных отверстиях 8b и 9b в выступах 8 и 9, выполненных наподобие скегов. В своем выступающем положении эти узлы лопастных движителей могут быть повернуты вокруг своего вала, при этом потоки воды могут соответственно быть направлены в различных направлениях по необходимости.

Вариант реализации изобретения согласно фиг.5а, 5b и 5c отличается от варианта реализации согласно фиг.4 также, как вариант реализации согласно фиг.3 отличается от варианта реализации согласно фиг.2, то есть в этом случае лопастные движители 10а и 11а также оснащены насадками 10b и 11b и дополнительно к этому указанное решение реализовано с использованием оснащения опорными элементами 8c и 9c.

В варианте реализации изобретения согласно фиг.6а, 6b и 6c подруливающие устройства 12′′ и 13′′ также выполнены с возможностью опускания вниз. Однако в этом случае они имеют два рабочих положения; при опускании вниз из туннельных отверстий 8b и 9b узлы 12′′а и 13′′а лопастных движителей функционируют как в варианте реализации изобретения по фиг 5, а в своем убранном положении они реализуют воздействие посредством поперечных туннельных отверстий 8а и 9а как обычные туннельные устройства для подруливания. Оба рабочих положения показаны наверху друг друга на фиг.6b.

Еще раз, в варианте реализации изобретения согласно фиг.7а, 7b и 7c лопастные движители 10а и 11a оснащены насадками 10b и 11b и дополнительно к этому указанное решение реализовано с использованием оснащения опорными элементами 8c и 9c.

По необходимости и в зависимости от использования пространства во всех вариантах реализации может быть использован один или большее количество выше описанных вариантов подруливающего устройства 12, 12′ и 12′′ в каждом из выступов 8 и 9, выполненных наподобие скегов. Настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами реализации, а напротив, возможны многие варианты в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водному судну, имеющему улучшенные характеристики для передвижения во льдах, в частности к ледоколу, судну снабжения, грузовому судну или соответствующему судну, имеющему корпус (1), содержащий в кормовой части установку, обеспечивающую продвижение и управление по курсу и содержащую по меньшей мере один выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, в котором расположено по меньшей мере одно лопастное устройство (10, 11). Выступы (8, 9), выполненные наподобие скегов, содержат два узла, размещенные с различных сторон от центровой линии корпуса. Лопастное устройство (10, 11) расположено в кормовом конце выступа (8, 9), выполненного наподобие скега. Кроме того, выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, имеет между лопастным устройством (10, 11) и корпусом водного судна, в продольном направлении на выступе, выполненном наподобие скега, одно или большее количество подруливающих устройств (12, 12', 12") для обеспечения потока воды в целом поперечно относительно корпуса (1). Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик судна в ледовых условиях. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула