способ разрушения ледяного покрова и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ разрушения ледяного покрова, основанный на принципе гидромолота, отличающийся тем, что с борта ледокола при помощи штанг-труб высокого давления вводят под лед перед носовой частью ледокольного судна импульсные гидрореактивные двигатели, автоматически наполняют их водой при погружении, и создают в их камерах при помощи баллонов высокого давления импульсное давление до 250 атм, которое обеспечивает вытеснение воды из камер, создающее максимальную реактивную тягу до 14000 т, при этом часть сжатого воздуха через отверстия в головках двигателей повышает давление в воздушном пузыре, облегчая образование трещины в ледовом покрове.

2. Устройство для разрушения ледяного покрова, содержащее пневмогидравлические агрегаты для выпуска сжатого воздуха под лед к двигателям, отличающееся тем, что в его состав входят агрегаты подготовки и хранения сжатого до 250 атм воздуха - воздушный компрессор, электропневмоклапаны высокого давления, баллоны высокого давления, и рабочие агрегаты, состоящие из двух поворотных штанг-труб высокого давления, размещаемых в носовой части ледокола, на выходных концах которых размещены импульсные гидрореактивные двигатели, упирающиеся своими заостренными головками в нижнюю кромку льда.

Описание изобретения к патенту

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к морскому транспорту, в частности, к технике продления навигации в зимнее время путем разрушения ледового покрова.

2. Уровень техники

Известны различные способы и устройства для разрушения ледового покрова: установка подрывных зарядов на поверхности льда и под ней, растопление льда при помощи горячего пара или электронагрева, гидроразмыв теплой водой, разрезка льда на фрагменты и др. [1]. Указанные способы и устройства малопригодны для использования в суровых условиях Арктики и Антарктики, где толщина льда достигает нескольких метров, и даже мощные атомные ледоколы не всегда могут преодолеть такую преграду. Задача состоит в том, чтобы на пути ледокола к нижней поверхности льда приложить сосредоточенное усилие для образования ледяной трещины. Для толщины льда в несколько метров такое усилие должно составлять до нескольких тысяч тонн.

Наиболее близкими аналогами данного изобретения являются: способ разрушения ледяного покрова с помощью гидравлического удара [2], способ надрезки льда с помощью гидромолота [3] и судно ледового плавания с пневмообмывом [4].

3. Сущность изобретения

Поставленная задача решается путем создания на нижней кромке льда гидрореактивного усилия, направленного вверх. Способ заключается в том, что берут два импульсных гидрореактивных двигателя, работающих от сжатого воздуха, и размещают их на штангах - трубах высокого давления по обе стороны носовой части ледокольного судна.

Штанги делают L-образной формы для достижения нижней поверхности льда, а на внешних концах штанг устанавливают указанные гидрореактивные двигатели.

Сжатый воздух для работы гидрореактивных двигателей получают с помощью судового компрессора высокого (до 250 атм) давления и наполняют им баллоны высокого давления, а выпуск воздуха к двигателям осуществляют с помощью электропневмоклапанов и поворачивающихся штанг - труб высокого давления.

Двигатель при погружении автоматически наполняют водой и давлением воздуха выталкивают столб воды из его камеры, создавая реактивную силу, способную образовать трещины в ледяном покрове, которые затем расширяют ледоколом.

Устройство для осуществления указанного способа состоит из следующих элементов: в носовой части ледокольного судна устанавливают две поворотные цапфы 2 с распределительным устройством 5, распределяющим воздух в штанги-трубы высокого давления 3, на концах которых установлены импульсные гидрореактивные двигатели 4, упирающиеся головками в ледовый покров. 6. Под палубой носовой части корабля размещают воздушный компрессор 7, распределительные электропневмоклапаны 8 большого расхода ( 50 м), баллоны высокого давления 9 по две штуки на один пуск, пусковые электропневмоклапаны 10 большого расхода, связанные с распределительным устройством 5.

Устройство работает следующим образом,

Когда ледокол упирается в неразрушаемый ледовой покров, он дает задний ход и с помощью штанг-труб 3 вводит двигатели 4 под лед, продвигая их как можно дальше вперед. Компремированный в баллонах 9 воздух при помощи клапанов 10 выпускают по штангам-трубам 3 к головкам двигателей 4 и вытесняют из их камер столб воды, создавая реактивную тягу, способную образовать трещину в толстом слое льда. Чем тоньше толщина льда, тем меньше расход воздуха.

Пример.

Берут баллоны высокого давления 9 емкостью по 500 л каждый, с помощью компрессора 7 нагнетают в них воздух до давления 250 атм и по команде "пуск" открывают клапаны 10, направляя воздух в головки двигателей 4. Каждый двигатель делают в виде стакана (с заостренным донышком) диаметром 3 м и длиной 5 м, автоматически наполняющегося водой в количестве 36.000 литров. По команде "пуск" каждый двигатель создает импульс тяги, равный 400 тонносекунд, при начальной тяге, равной с учетом гидравлических потерь, 14.000 тонн. При этом штанги-трубы 3 не несут дополнительной нагрузки, так как могут свободно перемещаться на поворотных сальниковых цапфах 2.

В перерывах и при хранении в целях исключения замерзания воды в штангах-трубах и двигателях, их продувают горячим паром из бойлерной ледокола.

4. Перечень фигур

Фиг.1 - Принципиальная схема устройства; вид сверху.

Фиг.2 - то же, вид сбоку.

Источники информации

1. Зуев В.А. Средства продления навигации на внутренних водных путях. Л. , "Судостроение", 1986.

2. Патент России 2139809 с приоритетом 20.10.99 (Козин В.М.).

3. Патент России 2137669 с приоритетом 20.09.99 (Тарасов Г.П.).

4. Заявка РФ на изобретение 93021772 от 26.04.93 (Рослик Я.Ф.).