способ разрушения ледяного покрова для морских ледоколов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледяного покрова для морских ледоколов, основанный на использовании архимедовой силы, отличающийся тем, что берут автономный подводный аппарат, состоящий из пустой емкости объемом 100 м³, полого треугольного в сечении гаргрота объемом 20 м³ и машинного отделения, которое связывают с ледоколом силовым электрическим кабелем; опускают этот аппарат под лед и с помощью пульта управления, расположенного на борту ледокола, и водометного двигателя подводят его к месту разрушения льда, затем, открывая шибер, наполняют емкость забортной водой, при этом гаргрот обеспечивает плавучесть всего аппарата, опирающегося гаргротом на нижнюю кромку льда, воздух из гаргрота при заполнении емкости водой выпускают через обратный клапан; затем насосом через трубу и обратный клапан откачивают воду из емкости и создают архимедову силу, равную 100 т, с помощью которой в месте соприкосновения острой кромки гаргрота со льдом превышают временное сопротивление льда сдвигу, равное 30 кг/см², почти в 5 раз, а давление в гаргроте уменьшают до 0,2 атм; после образования во льду трещины ледокол и аппарат продвигают вперед и следующий цикл разрушения льда начинают тем, что снова открывают шибер и наполняют емкость новой порцией воды под действием гидростатического давления и вакуума в гаргроте.

2. Устройство для разрушения ледяного покрова для морских ледоколов, размещенное на борту ледокола и опускаемое под воду с целью взламывания мощного ледового покрова, отличающееся тем, что оно состоит из следующих элементов: емкости, гаргрота, машинного отделения, силового электрического кабеля, водометного двигателя с поворотным соплом, водяного насоса с электроприводом, обратного клапана, имеющего возможность только выпускать воду из емкости, заборной трубы, шибера, имеющего возможность заполнять емкость забортной водой, и обратного клапана, имеющего возможность выпускать воздух из гаргрота при заполнении емкости забортной водой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к ледокольному флоту, в частности к технике продления навигации в зимнее время на Северном морском пути путем разрушения ледяного покрова толщиной до 2,5 и более метров.

Известны различные способы и устройства для разрушения ледяного покрова с помощью подрывных зарядов на поверхности льда и под ней, растопления льда горячим паром или электронагревом, резки льда теплом (патент России №2148760 с приоритетом 03.12.99, автор Г.Халидов), резки льда на фрагменты и другими способами (Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. Л., «Судостроение», 1986; В.И.Одиноков, В.М.Козин «Метод разрушения ледяного покрова», патент России №2220878, Бюллетень изобретений №1 от 01.10.04; Б.А.Адамович и др. «Способ разрушения ледяного покрова и устройство для его осуществления», патент России №2210517 с приоритетом 03.11.2000, Бюллетень изобретений №23 от 20.08.2003 г.).

Наиболее близким аналогом данного изобретения является способ разрушения ледяного покрова, осуществляемый подводными лодками при всплытии, путем продувки цистерн главного балласта. Так, например, российская подводная лодка «Кефаль» 19 декабря 1908 года в проливе Босфор шла несколько минут подо льдом толщиной 5 мм, разрушая его перископом. При всплытии лодка пробила более мощное ледяное поле, «подняв лед на себя».

Перед войной российская лодка Щ-324 всплыла, разрушив лед толщиной 120 мм, а другая лодка С-1 подняла лед толщиной 200 мм. В 1959 году американская лодка «Скейт» взломала рубкой лед при всплытии толщиной 0,5 метра, а другая лодка «Сарго» в 1960 году взломала лед толщиной 1,22 метра.

В России подводная лодка проекта 941 «Тайфун-Акула» корпусом взломала лед толщиной 2 метра.

Недостатком такого способа является то, что он используется подводной лодкой в своих оперативных целях для того, чтобы выйти из укрытия путем всплытия и произвести ракетные стрельбы.

Такая атомная подводная лодка стоит, пожалуй, больше крупного ледокола.

Задачей настоящего изобретения является разработка менее громоздкого и дорогого способа и устройства разрушения ледяного покрова, при котором устройство является принадлежностью ледокола и может быть оперативно задействовано.

Техническим результатом данного изобретения является создание такого способа и устройства для разрушения ледяного покрова толщиной 2,5 и более метра в условиях Арктики и Антарктики, особенно для атомных подводных лодок и для проводки судов по Северному морскому пути, не имеющих указанного выше недостатка.

Поставленная задача решается путем создания управляемого с ледокола самодвижущегося подо льдом аппарата, раскалывающего лед снизу ледорезом под воздействием архимедовой силы, образуемой при откачке воды из корпуса этого аппарата.

Способ заключается в том, что берут автономный подводный аппарат, состоящий из пустой емкости 1 объемом 100 м³, полого треугольного в сечении гаргрота 2 объемом 20 м³ и машинного отделения 3, которое связывают с ледоколом силовым электрическим кабелем 4; опускают этот аппарат под лед и с помощью пульта управления, расположенного на борту ледокола, и водометного двигателя 5 подводят его к месту разрушения льда, затем, открывая шибер 9, наполняют емкость 1 забортной водой, при этом гаргрот 2 обеспечивает плавучесть всего аппарата, опирающегося гаргротом на нижнюю кромку льда, воздух из гаргрота при заполнении емкости 1 водой выпускают через обратный клапан 10; затем насосом 6 через трубу 8 и обратный клапан 7 откачивают воду из емкости 1 и создают архимедову силу, равную 100 тоннам, с помощью которой в месте соприкосновения острой кромки гаргрота со льдом превышают временное сопротивление льда сдвигу, равное 30 кг/см², почти в 5 раз, а давление в гаргроте уменьшают до 0,2 атм;

после образования во льду трещины ледокол и аппарат продвигают вперед, и следующий цикл разрушения льда начинают тем, что снова открывают шибер 9 и наполняют емкость 1 новой порцией воды под действием гидростатического давления и вакуума в гаргроте 2.

Схема устройства приведена на чертеже. Устройство-аппарат для осуществления указанного способа состоит из следующих элементов: емкости 1, гаргрота 2, машинного отделения 3, силового электрического кабеля 4, водометного двигателя с поворотным соплом 5, водяного насоса 6 с электроприводом, обратного клапана 7, имеющего возможность только выпускать воду из емкости 1, заборной трубы 8, шибера 9, имеющего возможность заполнять емкость 1 забортной водой, и обратного клапана 10, имеющего возможность выпускать воздух из гаргрота при заполнении емкости 1 забортной водой.

Устройство работает следующим образом: когда ледокол упирается в не разрушаемый корпусом ледокола ледовый покров, он дает задний ход и при помощи лебедки опускает на воду аппарат 1. Затем, открывая шибер 9, заполняют аппарат забортной водой, погружая его под лед и продвигая его с помощью двигателя 5 вперед. После этого с помощью насоса 6 откачивают воду из аппарата, создавая расчетную архимедову силу на гаргроте, разрушающем своей острой кромкой ледовое покрытие при всплытии аппарата. Далее процесс повторяют, продвигая аппарат вперед. При отсутствии тяжелой ледовой обстановки аппарат находится на борту ледокола.

Технические характеристики устройства:

- диаметр	3 м
- длина	14 м
- высота гаргрота	1 м
- емкость для воды	100 м3
- емкость для гаргрота	20 м3
- мощность ходового электродвигателя	5 кВт
- потребляемая мощность водяного насоса	10 кВт
- сухая масса аппарата	18 т
- максимальная архимедова сила	118 т
- максимальная архимедова сила,
- действующая на лед	100 т
- максимальное давление гаргорота на лед	до 150 кг/см2
- ширина острой кромки гаргрота	0,5 см