Устройство для разрушения ледяного покрова

Устройство для разрушения ледяного покрова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к средствам продления навигации, в частности к разрушению льда с помощью ледоразрушающих приставок.

Уровень техники известен из способа, предназначенного для разрушения ледяного покрова с помощью ледокольной приставки (RU №2220878, 2004).

Известный способ осуществляется при помощи приставки, представляющей собой прямоугольную горизонтальную площадку, на краях которой, ориентированных перпендикулярно движению судна, стационарно крепят вертикальные пластины. Между пластинами в центре площадки устанавливают две подвижные створки, способные с заданной скоростью одновременно перемещаться от центра к краям площадки в разные стороны. При этом нижние края створок должны быть прижаты к площадке, верхние края - к нижней поверхности льда, а боковые - к вертикальным пластинам.

Недостаток известного устройства заключается в сложности проведения ледоразрушающих работ, так как для того, чтобы разрушить лед известным устройством, необходимо сначала остановить судно в нужном месте, но из-за инерционности это сделать трудно.

Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении эффективности ледоразрушающих работ.

Указанный технический результат достигается тем, что разрушение ледяного покрова толщиной до трех метров осуществляется при равномерном продвижении судна, в носовой оконечности которого установлена ледокольная приставка, содержащая контейнер, по крайней мере более одного, а лед, находящийся над контейнером, будет разрушаться под действием атмосферного давления и собственного веса, таким образом, будет образовываться судоходный канал.

Технический результат обеспечивается заявленным устройством, выполненным в виде в виде ледокольной приставки и имеющим тяги для установки ледокольной приставки в носовой части судна, устройство содержит не менее двух контейнеров, образованных стенками и дном, при этом в каждом контейнере установлена перегородка, делящая его на две области: рабочую область и область регулирования плавучести, на стенах контейнеров установлены насосы для закачивания воды в эти области и откачивания воды из них.

Кроме того, края боковых стенок контейнера выполнены заостренными. Кроме того, над горизонтальной перегородкой установлена решетка. Кроме того, длина устройства больше ширины судна. Кроме того, передняя стенка контейнеров, дальняя от судна, выполнена выпуклой. Кроме того, верхние края передней стенки и задней стенки, ближней к судну, контейнеров оснащены полозьями.

Благодаря тому что устройство выполнено в виде контейнеров, внутри которых имеется горизонтальная перегородка, разделяющая контейнеры на две области: рабочую и область регулирующую плавучесть, и контейнеры снабжены наносами, возможно предавать контейнерам положительную и отрицательную плавучесть, что позволяет при отрицательной плавучести контейнеры заводить под лед, а при положительной плавучести дает возможность обеспечить плотное прилегание к нижней поверхности льда, создать разрежение подо льдом и обеспечить его разрушение. Благодаря выполнению краев боковых стенок заостренными контейнер менее интенсивно заполняется водой при создании разрежения в нем. Благодаря решетке, установленной в контейнере, предотвращается засорение контейнера осколками льда. Выполнение длины устройства больше ширины судна обеспечивает безопасное продвижение судна по образовавшемуся каналу. Выполнение передней стенки контейнера выпуклой обеспечивает уменьшение сопротивления воды движению устройства. Оснащение полозьями верхних краев передней и задней стенок контейнера обеспечивает скольжение устройства по нижней поверхности льда.

Заявляемое устройство для разрушения ледяного покрова поясняется чертежами. На фиг.1 изображено горизонтальное сечение вида сверху по нижней плоскости льда; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение В-В на фиг.1.

Устройство для разрушения ледяного покрова, выполненное в виде ледокольной приставки, содержит контейнеры 1, которые соединены в линию, перпендикулярную движению судна, крепежами 2. Внутри контейнера установлена горизонтальная перегородка 3, разделяющая его на две области: рабочую 4 область и область 5 для регулирования плавучести. Боковые стенки 6 оснащены насосами 7, обеспечивающими закачивание и откачивание воды соответственно из рабочей области 4 и области 5 для регулирования плавучести. Контейнеры 1 приводятся в рабочее состояние от судна через тяги 8. Над горизонтальной перегородкой 3 установлена решетка 9, препятствующая засорению контейнера осколками льда. Передняя стенка 10 контейнера 1 выполнена выпуклой. Верхние кромки передней и задней стенок контейнера 1 оснащены полозьями 11. Верхние кромки 12 боковых стенок 6 выполнены заостренными.

Устройство для разрушения ледяного покрова работает следующим образом. В носовой части судна при помощи тяг 8 устанавливается ледокольная приставка, выполненная в виде контейнеров 1 в количестве n штук (см. фиг.1), перед устройством создают свободную кромку льда. При заполнении водой контейнер приобретает отрицательную плавучесть, т.е. подтапливается, а при откачке воды контейнер приобретает положительную плавучесть, т.е. всплывает за счет Архимедовых сил. Для обеспечения более удобного продвижения контейнера подо льдом передний край приставки (дальний от судна) и задний край (ближний к судну) оснащены полозьями 11 (см. фиг.1, 3), причем передний край имеет выпуклую форму (фиг.1). Чтобы завести приставку под лед, при помощи насосов 7 контейнеру 1 сообщают отрицательную плавучесть, т.е. контейнер подтапливают. Далее из области 5, регулирующей выталкивающую силу, откачивают воду соответствующими насосами 7, тем самым заставляют всплывать контейнер до контакта с ледяным покровом. Так как боковые стенки 6 контейнера, контактирующие со льдом, имеют острые края 12 (см. фиг.2), то приставка практически врезается боковыми стенками в лед. Начинают откачивать воду соответствующими насосами 7 из рабочей области 4 контейнеров, в результате чего в рабочей области 4 контейнера образуется разряжение, поэтому под действием атмосферного давления и собственного веса лед, расположенный над разреженной полостью, рушится. Контейнер начинает подтапливаться в результате активного заполнения его водой, обломки льда всплывают, таким образом, происходит очищение контейнера ото льда. Обломки льда раздвигаются обводами движущегося судна с приставкой со скоростью 3÷5 м/с. Так как разрушение льда происходит без остановки судна, то контейнер автоматически продвигается далее под ледяной покров и процесс повторяется.

Необходимо отметить, что суммарная длина установки L₁ должна быть больше ширины судна L₀, чтобы образовавшийся канал был безопасен для дальнейшего продвижения судна. Количество насосов, установленных в нижней части контейнера, зависит от их подачи и максимальной толщины льда, на которую рассчитана приставка.

Пример

Пусть необходимо разрушить лед толщиной 1,5 метра. Для этого можно применять погружные насосы модели 10SDS280/5, напор 147-79 м, производительность 150-350 м³/час. Длина контейнера - L, ширина контейнера - В, глубина контейнера - h, расстояние от поверхности льда, на котором устанавливается решетка, - h1=0.35 м.

Положим, что насосы должны работать в режиме, когда количество откаченной воды V_откач из контейнера должно быть в полтора раза больше количества поступившей воды V.

Поэтому количество насосов принятой модели равно N.

Объем поступившей воды в контейнер в единицу времени

,

где В - ширина контейнера, δ - величина зазора (1 см), q - ускорение свободного падения, σ₀ - атмосферное давление, γ - удельный вес воды. Пусть ширина контейнера В=6 метров, тогда V=1,67 м³. Так как принято, что V_откач=1,5V, то тогда количество насосов необходимое для откачки N=1,5V/D, где D - подача насоса. Для выбранного насоса D=300 м³/час = 0,0833 м³/с. Значит N≥1,5 V/D, N≥30 штук.

1. Устройство для разрушения ледяного покрова, выполненное в виде ледокольной приставки и имеющее тяги для установки ледокольной приставки в носовой части судна, отличающееся тем, что устройство содержит не менее двух контейнеров, образованных стенками и дном, при этом в каждом контейнере установлена перегородка, делящая его на две области: рабочую область и область регулирования плавучести, на стенках контейнеров установлены насосы для закачивания воды в эти области и откачивания воды из них.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что края боковых стенок контейнера выполнены заостренными.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что над перегородкой установлена решетка.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина устройства больше ширины судна.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что передняя стенка контейнеров, дальняя от судна, выполнена выпуклой.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхние края передней стенки и задней стенки, ближней к судну, контейнеров оснащены полозьями.