Носовая оконечность ледокола

944986 ОП ИСАЫИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву -(53) УДК 629.124. 791(088 8) ло аелам нзовретеннй н еткрмтий(54) НОСОВАЯ ОКОНЕЧНОСТЬ ЛЕДОКОЛА Изобретение относится к судостроению, в частности к носовым оконечностям ледоколов.Известна носовая оконечность ледокола, содержащая бортовую обшивку корпуса и криволинейный форштевень, нижняя часть которого расположена под острым углом к ватерлинии 1).Недостатком известной носовой оконечности ледокола является ее малая ледопроходимость. 1 ОЦель изобретения - повышение ледопроходимости носовойоконечности ледокола.Поставленная цель достигается тем, что бортовая обшивка корпуса выполнена с грушевидной формы наделкой, суженный конец которой выступает за форштевень и располо жен над ватерлинией, а расширенный конец ее сопряжен с бортовой обшивкой и форштевнем, при этом плоскость симметрии грушевидной формы наделки расположена в диаметральной плоскости, лежащие в по- о следней касательные к выпуклой нижней части наделки расположены под острым углом к плоскости ватерлинии, плавно уменьшающимся от суженного конца наделки к расширенному концу ее в пределах от 20 - 30 до 2 - 3, а кромка сопряжения нижней части наделки с форштевнем расположена ниже плоскости ватерлинии.На фиг.изображена носовая оконечность ледокола в боковой проекции, общий вид; на фиг. 2 - конструкция набора грушевидной формы наделки; на фиг, 3 - схематическое изображение действующих сил на ледокол с носовой оконечностью, снабженной грушевидной формы наделкой; на фиг. 4 - схема действия реакции льда на носовую оконечность при вхождении ледокола на ледяной покров; на фиг, 5 - примерный график изменения вертикального давления ледокола на лед при различных углах наклона входящей на лед нижней поверхности грушевидной формы наделки; на фиг. 6 - примерные графики изменения го-ризонтальной составляющей реакции льда при всходе ледокола на лед поверхностями с различными углами их наклона,Носовая оконечность ледокола содержит бортовую обшивку 1 корпуса и криволинейный форштевень 2, нижняя часть 3 которого расположена под острым углом к ватерли 944986нии. Бортовая обшивка 1 выполнена с.грушевидной формы наделкой 4, суженный конец а которой выступает за форштевень 2и расположен над ватерлинией, а расширен-,ный конец ее б сопряжен с бортовой обшивкой 1 и форштевнем 2. Плоскость симметриигрушевидной формы наделки 4 расположена в диаметральной плоскости корпуса, лежащие в последней касательные к выпуклой нижней части в наделки 4 расположеныпод острым углом к плоскости ватерлинии,плавно уменьшающимся от суженного конца наделки к расширенному концу ее в пределах от 20 - 30 до 2 - 3, а кромка 5 сопряжения нижней части в наделки с форштевнем 2 расположена ниже плоскости ватерлинии. Грушевидной формы наделка 4 состоит, из продольной рамы 6, стрингеров 7,шпангоутных рам 8 и наружной обшивки 9(фиг. 2). Продольная рама 6 приварена кфорштевню судна и является как бы его продолжением. Стрингеры 7 расположены поднищу и бортам внутренней поверхности наделки и дают дополнительную продольную иместную прочность.Шпангоутные рамы 8 образуют поперечные ребра жесткости. Наружная обшивка 9выполнена из листовой стали и приварена к 25обшивке носовой оконечности судна. Формарабочей поверхности наделки, которой онавсходит на лед, определяется формой нижней кромки продольной рамы 6, соответствующей ражетной кривой.В поперечном сечении наделка имеет фор.му, соответствующую поперечным обводамносовой оконечности корпуса судна.На схеме обозначены (фиг. 3):С - весовое водоизмещение судна;С - сила плавучести;35А - упор гребных винтов;Т - горизонтальная составляющая реакция льда;Х - вертикальная составляющая реакция льда, равная вертикальному дав.лению ледокола на лед;1 в плечо продольной статической устой.чивости;х - отстояние точки всхода ледокола наделкой на лед от центра тяжести судна. 45Из условий равновесия, с учетом определенных допущений,= 11(+ х),откуда Х = --- .СВхПри малых углах дифферента Й = Н,50где Н - продольная метацентрическая высота;у - угол дифферента (в радианах),откуда М = в в "НтхЕсли угол дифферента принять равнымЧцх, т. е, максимально допустимым для данного судна при ломке льда, а также соответствующую ему величину х, то по этой формуле можно определить наибольшее вертикальное давление носовой оконечности ледокола на лед, которое он может произвести наделкой.При этом учитывается, что начало рассчитываемой кривой (точка примыкания ее к форштевню судна), обравующей нижнюю пове)хность наделки, должно находиться в точке пересечения кромки носовой оконечности с ватерлинией, проведенной при У, . По этой же формуле определяются вертйкальные давления для всех остальных точек кривой профиля нижней части в наделки.На схеме обозначены (фиг, 4):К - реакция льда на наделку;Х - вертикальная составляющая реакции, равная вертикальному давлению ледокола на лед;Т - горизонтальная составляющая реакции;- угол наклона касательной к кривойпрофиля нижней части в наделки в диаметральной плоскости;Р - угол трения льда по стали;ч - угол дифферента судна при всхождении наделки на лед.Согласно схеме (д(А+Р +) = , отН куда А агс 1 д - т - ( у+у ) при расчете формы кривой велйчина Т принимается равной или меньше наибольшего упора гребных винтов ледокола, определяемого расчетом или замером на швартовных испытаниях судна: ТКАпгде Ащ,х - наибольший упор гребных винтов, К - коэффициент пропорциональности.Если наделка проектируется из расчета использования его упора на всхождение ледокола на лед (в случае ледокола достаточного водоизмещения и мощности для льда заданной толщины и прочности), то принимается К = 1.Если наделка проектируется из расчета использования упора на увеличение скорости движения ледокола во льдах в случае ледокола, имеющего запас водоизмещения и мощности по отношению к заданной толщине и прочности льда, принимается К ( 1.Профиль и размеры всех жесткостей (рамы 6, стрингеров 7, шпангоутных рам 8) и толщина наружной обшивки 9 выполняются в соответствии с конструкцией носовой оконечности корпуса судна, оборудуемого наделкой.Все детали и узлы наделки изготовляются из судостроительной стали и соединяются между собой и корпусом судна на сварке. Технико-экономический эффект, достигаемый применением предлагаемой носовой оконечности ледокола будет заключаться в увеличении скорости движения во льдах, оборудованных наделкой судов, а также в снижении расхода топлива этими судами за счет уменьшения требуемого на ломку льда упора гребных винтов.Кроме того, применение наделки удлинит за счет повышения ледопроходимости продолжительность ледовой навигации, что особенно важно в условиях Арктики.На оси ординат (фиг, 5) отложена величина вертикальной составляющей реакции льда Х, по оси абсцисс - отстояние х точки всхода наставки на лед от ЦТ судна.Сплошной линией показан график для ледокола, необорудованного наделкой, всходящего на лед прямолинейной носовой оконечностью с углом наклона 25.1 ОПунктирной линией показан график для того же ледокола, оборудованного предлагаемой ледокольной наделкой, кривая которой рассчитана при К = 0,3, т. е. с использованием ЗОО/о расчетного упора гребных винтов на всхождение ледокола на лед, без увеличения наибольшего вертикального давления.Штрихпунктирной линией показан график для того же ледокола, оборудованного предлагаемой ледокольной наделкой, кри-вая которой рассчитана при К = 0,5, т. е, с использованием 50 О/о расчетного упора гребных винтов на всхождение ледокола на лед и при увеличении наибольшего вертикального давления в 2 раза по сравнению 2 с двумя предыдущими графиками.На фиг. 6 показаны примерные графики изменения горизонтальной составляющей реакции льда при всходе ледокола на лед поверхностями с различными углами их наклона - для тех же случаев, что и на графи- зо ках фиг. 5.По оси ординат отложена величина горизонтальной составляющей реакции льда Т, по оси абсцисс - отстояние х точки всхода на лед от ЦТ судна. Обозначения линий графиков и масштабы по осям координат те З 5 же, что и на фиг. 5.Из графиков фиг. 5 и 6 видно, что применение наделки позволяет значительно увеличить вертикальное давление ледокола на лед, даже при уменьшенном упоре гребных винтов по сравнению с работой без наделки. Схемы и формулы приведены для сравнения работы ледокола с наделкой и без нее и даны с целью упрощения без учета влияния бортов корпуса, которое для обоих случаев одинаково.Если наделка выполнена с расчетом сохранения величины наибольшего вертикального давления ледокола на лед в том же размере, что и при работе без нее, то можно значительно уменьшить горизонтальное усилие, затрачиваемое для всхода на лед.Формула изобретенияНосовая оконечность ледокола, содержащая бортовую обшивку корпуса и криволинейный форштевень, нижняя часть которогорасположена под острым углом к ватерлинии, отличающаяся тем, что, с целью повышения ледопроходимости, бортовая обшивкакорпуса выполнена с наделкой, грушевидной формы, суженный конец которой выступает за форштевень и расположен над ватерлинией, а расширенный конец ее сопряжен сбортовой обшивкой и форштевнем, при этомплоскость симметрии наделки грушевиднойформы расположена в диаметральной плоскости, лежащие в последней касательные квыпуклой нижней части наделки расположены под острым углом к плоскости ватерлинии, плавно уменьшающимся от суженногоконца наделки к расширенному концу ее в .пределах от 20 - 30 до 2 - 3, а кромка сопряжения нижней части наделки грушевйдной формы с форштевнем расположена нижеплоскости ватерлинии.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Каштелян В. И. и др. Ледоколы. Л.,Судостроение, 1972, с. 154 - 157, рис. 90Составитель В. СтаТехред А. БойкасТираж 462Государственного комителам изобретений и открква, Ж - 35; Раушская нПатент, г. Ужгород, ул ВНИИПИ по д 113035, Мо илиал ППП