Судно ледового плавания

Судно ледового плавания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам многоцелевого назначения, в том числе предназначенным для выполнения морских инженерно-изыскательских работ.

Широкие внешнеэкономические связи между странами Европы и Америкой настоятельно требуют наличия высоко эффективной связи. В настоящее время самыми современными средствами связи являются средства оптической связи. Поэтому возникла потребность в прокладке оптического кабеля связи. Наиболее короткий и экономичный путь прокладки оптического кабеля - это Северный морской путь. Для этого необходимы определенные морские исследования рельефа дна с целью изучения возможности прокладки указанного кабеля. Для решения поставленных задач можно использовать научно-исследовательские суда. Однако экономически целесообразнее применять многоцелевые суда, а в ледовых условиях Северного морского пути суда должны быть в ледовом исполнении.

Известно судно для гидрографических измерений, содержащее забортное устройство, включающее крыло с датчиками, соединенное с бортом судна посредством подъемно-поворотного механизма, включающего привод, кронштейн и направляющие с установленной на них платформой с приводом ее поступательного перемещения в горизонтальной плоскости за борт судна, стрелу (см. авт. св. СССР №1586951 на изобретение «Забортное устройство судна для гидрофизических измерений». МПК (5) В 63 В 35/00. Заявлено 30.05.88, опубликовано 23.08.90, бюл. №31).

Забортное устройство работает следующим образом.

Платформа посредством привода поступательного перемещения по направляющим выдвигается за габарит судна перпендикулярно диаметральной плоскости судна и опускает крыло с датчиками ниже корпуса судна при одновременном движении крыла вдоль борта параллельно диаметральной плоскости судна. При этом часть крыла заводится под днище судна.

Известное судно достаточно сложное и габаритное по конструкции за счет сложности забортного устройства, используемого для гидрографических измерений. Кроме того, его невозможно использовать при проведении исследований в ледовых условиях.

Известно транспортное судно для плавания в ледовых условиях, содержащее корпус с носовой и кормовой оконечностями, на котором смонтирован узел ледовой защиты винто-рулевого комплекса, содержащий клин, выполненный из двух расположенных под углом друг к другу балок и смонтированный в носовой оконечности с возможностью вертикального перемещения при помощи кинематической связи, и расходящийся в сторону кормовой оконечности, причем обе балки клина расположены симметрично по обе стороны от диаметральной плоскости и установлены под углом к плоскости ватерлинии, а ширина клина меньше ширины корпуса судна (см. авт. св-во СССР №906784 на изобретение «Транспортное судно для плавания в ледовых условиях». МПК (3) В 63 В 35/02, В 63 Н 5/16. Заявлено 02.06.80, опубликовано 23.02.82, бюл. №7. Заявитель - Новосибирский институт инженеров водного транспорта).

Известное изобретение позволяет защищать движительно-рулевой комплекс при работе в ледовых условиях на переднем ходу.

Однако сам узел ледовой защиты достаточно сложен и не отличается высокой надежностью из-за наличия кинематической связи, обеспечивающей его вертикальные перемещения под водой. Кроме того, известное судно не позволяет осуществлять морские исследования, в частности, рельефа дна.

Анализ отобранной в процессе поиска информации позволил выявить наиболее близкое судно ледового плавания, содержащее корпус с палубой, днищем, имеющим киль, выдвигаемый на 3-4 м ниже днища, носовой и кормовой оконечностями, гидроакустическое оборудование с антеннами, размещенньми в корпусах, установленных на выдвигаемом киле, установленные на палубе лаборатории (см. Судно Анри Фридрихсон - прототип - в следующих источниках: 1). Кн.: Н.Ф.Медведев. Суда для использования мирового океана. - Л.: Судостроение, 1971, с.183-184; 2). Журнал «Рыбное хозяйство», 2003, №1, с.48-51 - статья «Новые зарубежные суда для рыбопромысловых исследований и их конструктивные особенности»).

Известное судно является судном многоцелевого назначения. Оно позволяет осуществлять морские исследования, в частности рельефа дна. Однако оно не пригодно для исследования рельефа дна в ледовых условиях. Кроме того, выдвигаемый на 3-4 м ниже днища киль с антеннами значительно усложняет конструкцию судна. Это также отрицательно сказывается и на эксплуатационных характеристиках судна, в частности на скорости хода судна. Все эти недостатки существенным образом снижают эффективность эксплуатации судна.

Таким образом, известные суда ледового плавания, используемые для проведения морских исследований, преимущественно рельефа дна, характеризуются невысокой эффективностью их эксплуатации.

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение судна ледового плавания позволяет достичь нового технического результата - повышение эффективности эксплуатации судна при проведении морских исследований, преимущественно рельефа дна, путем упрощения конструкции судна и обеспечения его надежности при проведении исследований в ледовых условиях.

Следующая совокупность существенных признаков характеризует сущность предлагаемого в качестве изобретения технического решения и способствует достижению нового технического результата.

Судно ледового плавания, содержащее корпус с палубой, днищем, носовой и кормовой оконечностями, гидроакустическое оборудование с антеннами, размещенными в корпусах, установленных на корпусе судна ниже ватерлинии, размещенные на палубе научные лаборатории, отличается тем, что оно снабжено узлами ледовой защиты антенн, каждый из которых выполнен в виде клина, состоящего из двух расположенных под углом друг к другу частей и расходящегося в сторону кормовой оконечности судна, внутри которого расположена антенна, причем составные части каждого клина выполнены высотой, обеспечивающей их расположение вне телесного угла зон активного действия антенн, расположенных друг от друга на расстоянии, исключающем перекрывание излучений последних, при этом каждая антенна и соответствующий ей узел ледовой защиты неподвижно установлены на днище корпуса судна.

Достижению технического результата способствует и то, что расположенная ближе к кормовой оконечности судна антенна снабжена ледоразводящими насадками, жестко прикрепленньми к корпусу антенны, расположенными со стороны носовой и кормовой оконечностей судна и выполненными в форме пирамиды.

Результат достигается и тем, что антенны установлены на днище корпуса судна последовательно друг за другом.

Для достижения технического результата корпуса антенн смонтированы на днище корпуса судна посредством разъемных соединений.

Достижению технического результата способствует и то, что составные части клина каждого узла ледовой защиты жестко прикреплены к днищу корпуса судна.

Размещение научных лабораторий в контейнерах также способствует достижению технического результата.

Итак, анализ выявленной информации о существующем уровне техники в области судостроения и сущность предложенного изобретения показал, что предлагаемое в качестве изобретения техническое решение судна ледового плавания отвечает критерию патентоспособности «новизна».

Наличие в судне ледового плавания, содержащем корпус с палубой, днищем, носовой и кормовой оконечностями, гидроакустического оборудования с антеннами, размещенными в корпусах, установленных на корпусе судна ниже ватерлинии, и размещенных на палубе научных лабораторий, позволяет использовать данное судно для проведения морских исследований, преимущественно исследования рельефа дна.

Снабжение судна узлами ледовой защиты антенн позволяет проводить морские исследования в ледовых условиях, обеспечивая защиту антенн от разрушения льдом.

Выполнение каждого узла ледовой защиты в виде клина, состоящего из двух расположенных под углом друг к другу частей и расходящегося в сторону кормовой оконечности судна, внутри которого расположена антенна, обеспечивает разбивание и отбрасывание льдин в сторону, что создает надежную защиту каждой антенны от повреждения льдом при движении судна вперед.

Выполнение составных частей каждого клина узла ледовой защиты высотой, обеспечивающей их расположение вне телесного угла зон активного действия антенн, расположенных друг от друга на расстоянии, исключающем перекрывание излучений последних, обеспечивает эффективную работу антенн по излучению и приему радиосигналов.

Неподвижное установление каждой антенны и соответствующего ей узла ледовой защиты на днище корпуса судна обеспечивает простоту и надежность размещения указанных узлов, следовательно, и судна в целом. Это в совокупности с другими признаками способствует достижению нового технического результата.

Снабжение расположенной ближе к кормовой оконечности судна антенны ледоразводящими насадками, жестко прикрепленными к корпусу антенны, расположенными со стороны носовой и кормовой оконечностей судна и выполненными в форме пирамиды, обеспечивает ее дополнительную надежность от разрушения льдом при движении судна как вперед, так и при кратковременном заднем движении. При этом эти льдоразводящие насадки отбрасывают куски льда, которые могут попасть при движении судна назад. Кроме того, предотвращается попадание льда в антенны, находящиеся впереди, ближе к носовой оконечности судна. Таким образом, обеспечивается дополнительная надежность антенн от разрушения льдом.

Установление антенн на днище корпуса судна последовательно друг за другом на расстоянии, исключающем перекрывание излучений антенн, обеспечивает простоту их установки и эффективность работы каждой антенны, что совместно с другими признаками способствует достижению поставленного технического результата.

Монтаж корпусов антенн на днище корпуса судна посредством разъемных соединений позволяет сравнительно легко и быстро, без конструктивных изменений в корпусе судна установить их в случае проведения морских исследований и удалить с днища корпуса судна в случае необходимости обследования, ремонта антенн или когда уже не стоит задача проведения морских исследований. После демонтажа корпусов антенн судно готово выполнять иные свои функции, не связанные с морскими исследованиями.

Жесткое крепление составных частей клина к днищу корпуса обеспечивает достаточную прочность, надежность и простоту крепления узлов ледовой защиты антенн, что способствует обеспечению надежности судна при проведении морских исследований.

Размещение научных лабораторий в контейнерах делает лаборатории мобильными, что позволяет их легко, быстро и просто установить на судне. А также быстро их убрать с судна в случае прекращения проведения морских исследований. Все это позволяет более эффективно эксплуатировать судно.

Таким образом, предлагаемая совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

В ходе проведенного заявителем поиска информации в области судостроения обнаружены следующие отличительные признаки заявляемого в качестве изобретения технического решения среди известных объектов того же назначения, а именно:

1. Узел ледовой защиты антенн, выполненный в виде клина, состоящего из двух расположенных под углом друг к другу балок с образованием угла, расходящегося в сторону кормовой оконечности судна (см. авт. св. СССР №906784).

Признак аналогичный. Однако его расположение, связи и назначение иные, чем в заявляемом техническом решении.

2. Ледоразводящие узлы. Их применение известно и на других судах (см. авт. св. СССР №1009884 на изобретение «Ледоочистительное судно», №1017587 на изобретение «Ледоочистительное судно», №1204476 на изобретение «Ледокол», №1122549 на изобретение «Носовая оконечность судна ледового плавания», №1232562 на изобретение «Ледокол», №1291491 на изобретение «Ледокол-ледоочиститель»).

Однако в этих изобретениях известный признак имеет иные форму, связи, расположение, назначение, чем в заявляемом техническом решении.

Таким образом, на основании анализа выявленной информации о существующем уровне техники в области судостроения и анализа совокупности существенных отличительных признаков предлагаемого в качестве изобретения технического решения, последнее не вытекает явным образом из существующего уровня техники и способствует достижению поставленного технического результата.

Следовательно, предлагаемое изобретение обладает таким критерием патентоспособности как «изобретательский уровень».

Предлагаемое изобретение поясняется с помощью чертежей, где:

на фиг.1 изображено судно ледового плавания с размещенными на днище антеннами и узлами ледовой защиты последних (вид сбоку, в разрезе);

фиг.2 - днище корпуса судна с размещенными антеннами и узлами ледовой защиты;

фиг.3 - сечение В-В с фиг.2;

фиг.4 - поперечный разрез судна в районе прокладки кабелей антенн;

фиг.5 - сечение Б-Б с фиг.2.

Судно содержит корпус 1 (см. фиг.1) с днищем 2, носовой 3 и кормовой 4 оконечностями, гидроакустическое оборудование, например, с тремя антеннами 5, 6, 7 (см. фиг.1, 2, 3), узлы 8, 9, 10 ледовой защиты соответствующих антенн 5, 6, 7, размещенные на палубе 11 твиндека научные лаборатории 12 (см. фиг.4).

В качестве антенн 5, 6, 7 взяты антенны следующего выпускаемого промышленностью гидроакустического оборудования:

- эхолот-профилограф и интерферометр-гидролокатор гидрографического комплекса «Мускат» с электронным блоком;

- многолучевой эхолот SeaBat-8111 с электронным блоком.

Антенны 5 (носовая), 6 (центральная), 7 (кормовая) неподвижно установлены на корпусе 1 судна ниже ватерлинии 13, а именно на днище 2.

Антенны 5, 6, 7 размещены в корпусах, изготовленных из углеродистой стали. Корпуса антенн представляют собой соответствующие емкости, внутри которых размещены антенны 5, 6, 7. Конструкция корпусов антенн не является предметом данного изобретения и не рассматривается в данном описании.

Для крепления корпусов антенн 5, 6, 7 к днищу 2 приварены стальные листы 14 (см. фиг.3) определенной толщины. К листам 14 посредством разъемных соединений, например болтовых (не показаны), прикреплены корпуса антенн 5, 6, 7. Такое крепление корпусов антенн 5, 6, 7 к днищу 2 позволяет легко и быстро установить последние в случае необходимости проведения морских исследований рельефа дна. А также их удалить, когда уже не стоит исследовательская задача, что позволяет использовать судно по иному функциональному заданию, уже не связанному с морскими исследованиями.

Кормовая антенна 7 (см. фиг.2) снабжена ледоразводящими насадками 15, жестко прикрепленными сваркой к ее корпусу. Одна насадка 15 расположена со стороны носовой оконечности 3, другая насадка 15 - со стороны кормовой оконечности 4. Ледоразводящие насадки 15 выполнены в форме пирамиды. Такая форма насадок и их размещение способствуют разбиванию льдин, попавших под днище 2 корпуса 1 судна в районе этой антенны 7, как при движении судна вперед, так и на заднем ходу.

Антенны 5, 6, 7 установлены последовательно друг за другом на определенном расстоянии, исключающем перекрывание их излучений. Так между антеннами 5 и 6 расстояние составляет 16 м, а между антеннами 6 и 7 - 6 м. Расстояние между антеннами, исключающее перекрывание излучений, определяется типом антенн (характеристиками и свойствами).

Антенны 5, 6, 7 расположены между 92-127 шпангоутами по правому борту судна на расстоянии 1,5 м от диаметральной плоскости (ДП) судна. Антенны можно расположить и по левому борту судна, а также совершенно в ином порядке. При этом самое важное, чтобы не было перекрывание излучений и чтобы антенны попадали в район наименьшего скопления льда.

Кабели, идущие от антенн 5, 6, 7 до электронных блоков, установленных в лабораториях 12 (см. фиг.4 - показан кабель 16, идущий от лаборатории 12 к антенне 5), проложены в трубах (не показаны) через бортовые танки 17 балластной воды. Каждый кабель соответствующей антенны 5, 6, 7 проведен через днище 2 корпуса 1 судна. Для этого в днище 2 и в пластинах 14 выполнены отверстия (не показаны), в которые вставлены стандартные герметичные уплотнительные соединения, например сальники. Через эти уплотнительные соединения проведены кабели для подключения к антеннам 5, 6, 7.

Каждый узел ледовой защиты 8, 9, 10 (см. фиг.2, 3, 5) соответствующих антенн 5, 6, 7 неподвижно установлен на днище 2 и выполнен в виде клина, состоящего из двух расположенных под углом друг к другу частей 18 (для узла 8), 19 (для узла 9), 20 (для узла 10) и расходящегося в сторону кормовой оконечности 4 судна. Внутри каждого клина неподвижно, как описано выше, установлена соответствующая антенна 5, 6, 7. Каждая часть 18, 19, 20 выполнена, например, в форме полой сварной металлической конструкции.

Для крепления частей 18, 19, 20 к днищу 2 к последнему приварены накладные металлические листы 21, к которым приварены части 18, 19. 20. Последние выполнены высотой, обеспечивающей их расположение вне телесного угла зоны активного действия каждой антенны 5, 6, 7, например высотой 500 мм. Тем самым обеспечена эффективная работа антенн 5, 6, 7 по излучению и приему радиосигналов при проведении морских исследований.

Установленные на палубе 11 твиндека научные лаборатории 12 размещены в двух 40-футовых контейнерах стандартного типа, выпускаемых промышленностью. Контейнеры установлены и закреплены на стандартные существующие контейнерные фитинги (не показаны) с возможностью подключения научных лабораторий 12 к судовому силовому питанию, системам водоснабжения, отопления и вентиляции. Все научное оборудование, а также оборудование и средства, необходимые для нормальной работы (столы, стулья, средства освещения, отопления, водоснабжения, вентиляция и т.п.), размещены в контейнерах.

Пример использования предлагаемого судна ледового плавания следующий.

В случае необходимости использовать многоцелевое судно ледового плавания для проведения морских исследований, в частности для исследования рельефа дна, к днищу 2 корпуса 1 судна в местах установки антенн 5, 6, 7 между 92-127 шпангоутами приваривают металлические пластины 14. В днище 2 и пластинах 14 выполняют необходимого диаметра отверстия, в которые вставляют герметичные сальники.

Корпуса, в которых установлены антенны 5, 6, 7, прикрепляют к пластинам 14 посредством разъемных соединений. При этом антенны 5, 6, 7 устанавливают последовательно друг за другом на определенном расстоянии: 16 м между антеннами 5 и 6 и 6 м между антеннами 6 и 7. Это позволяет не только исключить перекрывание излучений соседних антенн, но и за счет последовательного расположения антенн обеспечить простоту установки последних.

К корпусу антенны 7 приваривают ледоразводящие насадки 15 по одной со стороны носовой 3 и кормовой 4 оконечностей судна.

К днищу 2 в районе расположения каждой антенны 5, 6, 7 приваривают металлические пластины 21. К последним приваривают составные части 18, 19, 20 клиньев узлов ледовой защиты 8, 9, 10 антенн 5, 6, 7. Высота составных частей 18, 19, 20 выбрана размером 500 мм, что обеспечивает расположение частей 18, 19, 20 клиньев узлов 8, 9, 10 ледовой защиты вне телесного угла зоны активного действия каждой антенны 5, 6, 7, не препятствуя тем самым эффективной работе последних.

На палубе 11 твиндека монтируют контейнеры с научными лабораториями 12. Монтаж контейнеров осуществляют известным способом путем установки последних на контейнерные фитинги. Затем контейнеры с научными лабораториями 12 подключают к необходимым источникам жизнедеятельности (судовое силовое питание, отопление, водоснабжение, вентиляция).

Затем через бортовые танки 17 балластной воды известным способом прокладывают трубы, внутри которых размещают кабели 16 антенн 5, 6, 7. Через сальники, вставленные в отверстия в днище 2 корпуса 1 судна и пластинах 14, проводят кабели для подсоединения антенн 5, 6, 7 к электронным блокам, размещенным в научных лабораториях 12.

Таким образом, все изыскательское оборудование достаточно быстро, просто и без конструктивных изменений в корпусе судна установлено на последнем. Судно готово к проведению морских исследований в морях Северного ледовитого океана как в условиях льда, так и по чистой воде.

В условиях льда судно следует за ледоколом. При этом узлы 8, 9, 10 ледовой защиты каждой антенны 5, 6, 7 отбрасывают льдины в сторону, когда те скользят по днищу 2 судна, обеспечивая защиту антенн 5, 6, 7 от разрушения льдом.

Ледоразводящие насадки 15 на корпусе антенны 7, расположенной ближе к кормовой оконечности 4 судна, обеспечивают дополнительную надежность антенне 7 как при движении вперед, так и на заднем ходу. Кроме того, предотвращается попадание льда в антенны 5, 6, находящиеся впереди.

Полностью исключить удары льдин о корпуса антенн 5, 6, 7 не удается. Однако они ничтожны. Кроме того, льдины, ударяющиеся об антенны 5, 6, 7, ничтожно малы, поскольку узлы 8, 9, 10 ледовой защиты их уже достаточно разбили и отбросили в сторону от антенн 5, 6, 7.

Выполнение составных частей 18, 19, 20 клиньев узлов 8, 9, 10 ледовой защиты высотой, обеспечивающей их расположение вне телесного угла зоны активного действия антенн 5, 6, 7, обеспечивает эффективную работу последних по излучению и приему радиосигналов.

Расположение антенн 5, 6, 7 последовательно друг за другом на определенном расстоянии исключает перекрывание излучений антенн 5, 6, 7. Это также способствует эффективной работе антенн при проведении морских исследований.

После того, как задача проведения морских исследований, преимущественно рельефа дна, выполнена, осуществляют демонтаж изыскательского комплекса.

Отсоединяют кабели 16 от антенн 5, 6, 7 и электронных блоков, демонтируют трубы и проложенные в последних кабели 16 антенн 5, 6, 7.

Научные лаборатории 12, размещенные в контейнерах, отключают от судового силового питания, систем водоснабжения, отопления, вентиляции. Контейнеры демонтируют с контейнерных фитингов и удаляют с палубы 11 твиндека. Затем демонтируют корпуса антенн 5, 6, 7 вместе с последними. Составные части 18, 19, 20 клиньев узлов 8, 9, 10 ледовой защиты срезают известным способом. В отверстия в днище 2 корпуса 1 судна вваривают листы, обеспечивающие водонепроницаемость корпуса 1 судна.

Судно вновь готово выполнять свои функции, не связанные с морскими исследованиями.

Кроме того, возможно использование судна ледового плавания одновременно как для исследования, так и для прямых функциональных задач.

Таким образом, в результате использования заявленного в качестве изобретения технического решения судна ледового плавания достигается новый технический результат - повышение эффективности эксплуатации судна при проведении морских исследований, преимущественно рельефа дна, путем упрощения конструкции судна и обеспечения его надежности при проведении исследований в ледовых условиях.

Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».

В настоящее время произведено дооборудование судна ледового плавания, в частности арктического грузового судна «Кола», которое успешно выполнило арктический рейс, связанный с проведением исследования рельефа дна. При этом ни одна антенна не была разрушена, были получены необходимые научные данные о рельефе дна. Это свидетельствует о высокой эффективности предлагаемого в качестве изобретения технического решения.

1. Судно ледового плавания, содержащее корпус с палубой, днищем, носовой и кормовой оконечностями, гидроакустическое оборудование с антеннами, размещенными в корпусах, установленных на корпусе судна ниже ватерлинии, размещенные на палубе научные лаборатории, отличающееся тем, что оно снабжено узлами ледовой защиты антенн, каждый из которых выполнен в виде клина, состоящего из двух расположенных под углом друг к другу частей и расходящегося в сторону кормовой оконечности судна, внутри которого расположена антенна, причем составные части каждого клина выполнены высотой, обеспечивающей их расположение вне телесного угла зон активного действия антенн, расположенных друг от друга на расстоянии, исключающем перекрывание излучений последних, при этом каждая антенна и соответствующий ей узел ледовой защиты неподвижно установлены на днище корпуса судна.

2. Судно по п.1, отличающееся тем, что расположенная ближе к кормовой оконечности судна антенна снабжена ледоразводящими насадками, жестко прикрепленными к корпусу антенны, расположенными со стороны носовой и кормовой оконечностей судна и выполненными в форме пирамиды.

3. Судно по п.1 или 2, отличающееся тем, что антенны установлены на днище корпуса судна последовательно друг за другом.

4. Судно по п.1 или 2, отличающееся тем, что корпуса антенн смонтированы на днище корпуса судна посредством разъемных соединений.

5. Судно по п.3, отличающееся тем, что корпуса антенн смонтированы на днище корпуса судна посредством разъемных соединений.

6. Судно по п.1, отличающееся тем, что составные части клина каждого узла ледовой защиты жестко прикреплены к днищу корпуса судна.

7. Судно по п.1, отличающееся тем, что научные лаборатории размещены в контейнерах.