устройство для разрушения ледяного покрова

Формула изобретения

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой, отличающееся тем, что приставка выполнена в виде пластины, опирающейся на шатуны кривошипного механизма, ее передняя часть по ходу движения судна снабжена элементом с положительной плавучестью, на верхней части которой установлены резцы, а задняя посредством кривошипов кривошипного механизма соединена с плавучими барабанами, оснащенными зубьями и способными вращаться вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова, а также за счет кривошипов пластина способна максимально приближаться к нижней поверхности ледяного покрова без ее механического удара по льду снизу за счет выбора соответствующей длины кривошипов, т.е. эксцентриситета, при этом ширина приставки имеет ширину не меньше ширины корпуса судна и присоединена к корпусу судна при помощи штанг, на конце которых установлены цилиндрические шарниры, сами штанги посредством пружин, работающих на сжатие, опираются на кронштейны, которые также ограничивают угол поворота штанг, а жесткость пружин должна быть достаточной для надежного, т.е. без проскальзывания, контакта зубьев барабанов с нижней поверхностью ледяного покрова.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам продления навигации на внутренних путях, преимущественно может использоваться для создания судоходных каналов.

Уровень техники заявляемого изобретения известен из устройства для разрушения ледяного покрова, состоящего из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой (1. Зуев В.А., Козин В.М. Использование судов на воздушной подушке для разрушения ледяного покрова. - Владивосток, ДВГУ, 1988. - С.11), на днище которой устанавливают ледорезные ножи и которую используют для прокладки в ледяном покрове судоходного канала.

Недостатком известного устройства является его низкая эффективность, обусловленная тем, что известная ледокольная приставка разрушает ледяной покров с большими энергозатратами.

Сущность изобретения заключается в устранении указанного технического недостатка.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова за счет использования предлагаемой ледокольной приставки.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из движущегося во льду судна с ледокольной приставкой.

Ограничительные: приставка выполнена в виде пластины, опирающейся на шатуны кривошипного механизма, ее передняя часть по ходу движения судна снабжена элементом с положительной плавучестью, на верхней части которой установлены резцы, а задняя - посредством кривошипов кривошипного механизма соединена с плавучими барабанами, оснащенными зубьями и способными вращаться вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова, а также за счет кривошипов пластина способна максимально приближаться к нижней поверхности ледяного покрова без ее механического удара по льду снизу за счет выбора соответствующей длины кривошипов, т.е. эксцентриситета, при этом ширина приставки имеет ширину не меньше ширины корпуса судна и присоединена к корпусу судна при помощи штанг, на конце которых установлены цилиндрические шарниры, сами штанги посредством пружин, работающих на сжатие, опираются на кронштейны, которые также ограничивают угол поворота штанг, а жесткость пружин должна быть достаточной для надежного, т.е. без проскальзывания, контакта зубьев барабанов с нижней поверхностью ледяного покрова.

Из теоремы Н.Е. Жуковского (о подъемной силе крыла) известно (2. Луговский В.В. Гидромеханика. - Л.: Судостроение, 1990. - 192 с.), что при размещении в потоке жидкости пластины и сообщения ей угла атаки по отношению к скорости набегающего потока, то на ее засасывающей поверхности возникнет область пониженного давления. Также известно [2], что оттеснение потока жидкости от поверхности обтекаемого тела тоже приводит к понижению давления в месте оттеснения потока. Эти закономерности и используются для осуществления заявленного изобретения.

Изобретение поясняется чертежами и осуществляется следующим образом.

В носовой части судна 1 при помощи штанг 2, имеющих цилиндрические шарниры 3, установлена ледокольная приставка, выполненная в виде пластины 4. Пластина 4 опирается на шатуны 5 кривошипного механизма, которые одновременно являются ребрами жесткости для пластины 4. Передняя кромка пластины 6 снабжена элементом положительной плавучести 7, на верхней части которой установлены резцы 8. Посредством кривошипа (эксцентрика) 9 задняя кромка пластины 4 соединения с плавучими барабанами 10, которые оснащены зубьями 11. Положительная плавучесть элементов 7 и барабанов 10 должна быть у первых - достаточной для заныривания их под лед 12 от упора судна и создания давления на лед от элементов 7, достаточного для эффективного фрезерования нижней поверхности ледяного покрова 12 с целью создания во льду концентраторов напряжений в виде полос, между которыми расстояние В' не должно быть меньше ширины корпуса В (см. фиг.2); у вторых - на такой глубине, которая обеспечивает вращение барабанов 10 вокруг своей горизонтальной оси от упора судна и контакта зубьев 11 с нижней поверхностью ледяного покрова. Длину кривошипов (эксцентриситет) L (см. фиг.1, фиг.2) выбирают достаточной для максимального приближения пластины 4 к нижней поверхности льда 12 без ее механического удара по льду снизу. Штанги 2 посредством пружин 16, работающих на сжатие, опираются на кронштейны 17, которые наряду с опорой для пружин выполняют роль ограничителя угла поворота штанг 2 вокруг шарниров 3.

Тогда при движении судна по чистой воде (участок чистой воды либо искусственно приготавливается, либо используются естественные участки чистой воды на водоеме). Устройство разгоняют до его максимальной скорости и направляют перпендикулярно свободной кромке льда 13 (см. фиг.1).

Благодаря предложенному отрицательному по отношению к наклону форштевня судна 1 наклону передней стенки 14 положительной плавучести 7 при ее контакте со льдом 12 она погрузится под лед и продолжит свое движение уже в подводном положении. Благодаря положительной плавучести элемента 7 она будет плотно прилегать к нижней поверхности льда, и от движения судна 1 при помощи резцов - снизу фрезеровать лед, создавая концентраторы напряжений в виде полос, расстояние между которыми В' должно быть не менее ширины судна В. В момент контакта барабанов 10 с кромкой льда 13 и сжатию пружин 17 они начнут вращаться (см. фиг.2). В свою очередь это приведет как к угловым со скоростью , так и возвратно-поступательным со скоростью ± колебаниям шатуна 5, при этом осью вращения угловых колебаний будет место контакта элемента положительной плавучести 7, т.е. зубьев с нижней поверхностью ледяного покрова 12. При угловых колебаниях пластины на ее верхней (засасывающей) поверхности возникнет область разряжения 15, создаваемая как за счет оттеснения воды от нижней поверхности льда 12 пластиной 4 (при ее движении вниз), так и за счет ее поворота по отношению к вектору скорости набегающего потока, т.е. скорости судна , на угол атаки (фиг.2). Возвратно-поступательные движения шатуна 5 и элемента 7 с резцами 8 приведут к фрезерованию нижней поверхности льда 12 и созданию в нем концентраторов напряжений. Создание области разряжения при достаточных степени концентрации напряжений, угловой скорости и угла и концентраторов напряжений с минимальными энергозатратами при безударных со льдом 12 колебаниях пластины 4 приведут к разрушению льда за счет его собственного веса в области 15 с меньшими по сравнению с аналогом энергозатратами и достижению заявленного технического результата.