RU2820671C1 - Ice breaker tanker aft end - Google Patents
Ice breaker tanker aft end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2820671C1 RU2820671C1 RU2023129577A RU2023129577A RU2820671C1 RU 2820671 C1 RU2820671 C1 RU 2820671C1 RU 2023129577 A RU2023129577 A RU 2023129577A RU 2023129577 A RU2023129577 A RU 2023129577A RU 2820671 C1 RU2820671 C1 RU 2820671C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- tanker
- propellers
- rudder
- aft end
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000009193 crawling Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000000216 zygoma Anatomy 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции кормовой оконечности и пропульсивного комплекса (из трех винторулевых колонок) ледокольных судов двойного действия (совмещающих в одном корпусе ледокол и торговое судно), эксплуатирующихся в тяжелых ледовых условиях кормой вперед.The invention relates to the field of shipbuilding and concerns the design of the stern end and propulsion complex (of three steering columns) of double-action icebreaking ships (combining an icebreaker and a merchant ship in one hull), operating stern first in difficult ice conditions.
Освоение Арктики, развитие северного морского пути, обеспечение экономической эффективности транспортировки больших объемов нефти обуславливает целесообразность использования крупнотоннажных танкеров двойного действия с повышенной мощностью и ледовой ходкостью, которые в тяжелых ледовых условиях эксплуатируются кормой вперед (задний ход), что снижает ледовое сопротивление и, соответственно, эксплуатационные расходы на топливо и ледокольную проводку.The development of the Arctic, the development of the Northern Sea Route, and ensuring the economic efficiency of transporting large volumes of oil determine the feasibility of using large-capacity double-action tankers with increased power and ice speed, which in difficult ice conditions are operated stern forward (reverse), which reduces ice resistance and, accordingly, operating costs for fuel and icebreaker support.
Разработка таких танкеров выполняется с учетом опыта проектирования и эксплуатации крупнотоннажных газовозов двойного действия типа «Кристоф де Маржери» с пропульсивным комплексом из трех винторулевых колонок (ВРК) с мощностью на валах 3×15 МВт. Применение ВРК на танкерах позволяет обеспечить его управляемость, повысить маневренность и эффективность заднего хода в ледовых условиях за счет размыва ледовых образований струей от гребного винта при повороте ВРК. В то же время на режимах заднего хода ВРК подвергаются интенсивному ледовому воздействию, а пространство между стойками ВРК может забиваться обломками льда (эффект "заклинки"), что снижает эффективность движения судна. Это является характерной особенностью газовоза «Кристоф де Маржери» при движении во льдах толщиной около 2 м, что обусловлено (фиг. 1, где приведен вид снизу на днище газовоза) особенностями кормовой оконечности судна с тремя выступами для установки ВРК, которые образуют ломаные ватерлинии. Указанные выступы подрезают ледовый покров, при этом разрушение льда изгибом не происходит, что приводит к образованию крупных обломков льда, застревающих между стойками ВРК. В результате увеличивается ледовое сопротивление и снижается ледопроходимость судна, определяемая толщиной ровного льда при прочности льда на изгиб 500 КПа, преодолеваемого судном на минимально-устойчивой скорости около 2 узлов. Таким образом, разрушение льда акватории на обломки, ширина которых много меньше расстояния между стойками ВРК, имеет важное значения для снижения ледового сопротивления, повышения ледопроходимости и маневренности.The development of such tankers is carried out taking into account the experience of designing and operating large-capacity double-acting gas carriers of the Christophe de Margerie type with a propulsion complex of three rudder propellers (RPC) with a shaft power of 3x15 MW. The use of propeller thrusters on tankers makes it possible to ensure its controllability, increase maneuverability and efficiency of reversing in ice conditions due to the erosion of ice formations by the jet from the propeller when turning the propeller drive. At the same time, in reverse modes, the thruster thrusters are subjected to intense ice exposure, and the space between the thruster struts can become clogged with ice fragments (the “wedge” effect), which reduces the efficiency of the vessel’s movement. This is a characteristic feature of the gas carrier “Christophe de Margerie” when moving in ice about 2 m thick, which is due (Fig. 1, which shows a bottom view of the bottom of the gas carrier) to the features of the aft end of the vessel with three protrusions for installing the propeller control system, which form broken waterlines. These protrusions cut the ice cover, while destruction of the ice by bending does not occur, which leads to the formation of large fragments of ice stuck between the racks of the breaker. As a result, ice resistance increases and the vessel's ice-passing capacity decreases, determined by the thickness of level ice at a bending strength of ice of 500 kPa, which the vessel can overcome at a minimum stable speed of about 2 knots. Thus, the destruction of water area ice into fragments, the width of which is much less than the distance between the racks of the thruster, is important for reducing ice resistance, increasing ice penetration and maneuverability.
Известна конструкция кормовой оконечности судна ледового плавания (патент на изобретение RU 2494911, принятый в качестве прототипа), в котором для снижения ледового сопротивления предложено разместить пропульсивный комплекс из трех полноповоротных ВРК на одной плоской горизонтальной площадке, огороженной ледоотводящим выступом. При этом кормовая часть судна выше ледоотводящего выступа имеет форму ледокольного носа, а кормовые обводы ниже упомянутой площадки, примыкающие к днищу, имеют клиновидную форму с S-образными ватерлиниями. При движении судна задним ходом ледовый покров изгибается ледокольным носом кормы, далее наползает под кормовую часть и упирается в ледоотводящий выступ, где происходит разрушение ледового покрова на сектора, что предотвращает взаимодействие льда со стойками ВРК и, как следствие, обеспечивает возможность их беспрепятственного одновременного поворота. Однако данный вариант компоновки пропульсивного комплекса и конструкции кормы имеет ряд недостатков, заключающихся в том, что в процессе взаимодействия ледоотводящего выступа с ледовым покровом увеличивается ледовое сопротивление и снижается ледопроходимость судна. Кроме того, предлагаемая форма корпуса с горизонтальной площадкой и ледоотводящим выступом приводит к значительному росту гидродинамического сопротивления, существенно снижающему скорость на чистой воде.The design of the aft end of an ice-sailing vessel is known (patent for invention RU 2494911, accepted as a prototype), in which, to reduce ice resistance, it is proposed to place a propulsion complex of three full-rotating propeller-propelled gears on one flat horizontal platform, fenced with an ice-removing ledge. In this case, the stern part of the vessel above the ice-release ledge has the shape of an icebreaker bow, and the stern contours below the mentioned platform, adjacent to the bottom, have a wedge-shaped shape with S-shaped waterlines. When the vessel moves in reverse, the ice cover is bent by the ice-breaking bow of the stern, then creeps under the stern part and rests against the ice-removing ledge, where the ice cover is destroyed into sectors, which prevents the interaction of ice with the racks of the thruster and, as a result, ensures the possibility of their unimpeded simultaneous rotation. However, this version of the layout of the propulsion complex and the design of the stern has a number of disadvantages, namely that in the process of interaction of the ice-release protrusion with the ice cover, ice resistance increases and the ice-passing ability of the vessel decreases. In addition, the proposed hull shape with a horizontal platform and an ice-removing ledge leads to a significant increase in hydrodynamic resistance, which significantly reduces the speed in clear water.
Задачей предлагаемого технического решения является улучшение ледовой ходкости и маневренности на заднем ходу в ледовых условиях, а также на чистой воде для режимов переднего и заднего хода.The objective of the proposed technical solution is to improve ice performance and maneuverability in reverse in ice conditions, as well as in clear water for forward and reverse modes.
Для этого в кормовой оконечности ледокольного танкера с пропульсивным комплексом из трех винторулевых колонок, размещенных в кормовой оконечности треугольником, согласно изобретению, каждая винторулевая колонка расположена на отдельной площадке (фундаменте), выполненной в виде ледового зуба с обтекаемой формой и с острой входящей кромкой со стороны транца (принимающей набегающий поток воды и обломки льда при движении кормой вперед), задняя кромка ледового зуба плавно переходит в корпус ледокольного танкера (без уступов для снижения гидродинамического сопротивления кормы при эксплуатации танкера на чистой воде), центральная винторулевые колонки установлена в диаметральной плоскости ледокольного танкера, а бортовые винторулевые колонки смещены относительно центральной винторулевой колонки в нос судна на расстояние, обеспечивающее свободное вращение винторулевых колонок друг относительно друга, кормовая оконечность ледокольного танкера (для эффективного наползания на лед на режиме движения задним ходом) имеет выпуклую "ложкообразную'" форму с гладкой ватерлинией, угол α входа ватерлинии составляет 67-72°, угол наклона первого теоретического шпангоута составляет 67-57°, угол ϕ наклона ахтерштевня составляет 19-27° (для балластной и проектной осадок соответственно).To do this, in the aft end of an icebreaking tanker with a propulsion complex of three rudder propellers located in the aft end in a triangle, according to the invention, each rudder propeller is located on a separate platform (foundation), made in the form of an ice tooth with a streamlined shape and with a sharp incoming edge on the side transom (accepting the incoming flow of water and ice debris when moving stern forward), the trailing edge of the ice tooth smoothly transitions into the hull of the icebreaker tanker (without ledges to reduce the hydrodynamic resistance of the stern when operating the tanker in clear water), the central steering column is installed in the center plane of the icebreaker tanker , and the side rudder columns are offset relative to the central rudder column at the bow of the vessel at a distance that ensures free rotation of the rudder propellers relative to each other, the aft end of the icebreaking tanker (for effective crawling onto the ice in reverse mode) has a convex “spoon-shaped” shape with a smooth waterline, the angle α of the waterline entry is 67-72°, the inclination angle of the first theoretical frame is 67-57°, the sternpost inclination angle ϕ is 19-27° (for ballast and design draft, respectively).
Высота ледового зуба в районе входящей кромки зависит от толщины льда и составляет не менее 40% от максимальной толщины ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода.The height of the ice tooth in the area of the incoming edge depends on the thickness of the ice and is at least 40% of the maximum thickness of level ice in the water area, overcome by the ship at a speed of 2 knots in reverse mode.
Сущность технического решения поясняется рисунками, где изображено: на фиг. 2 - схематично показана кормовая часть ледокольного танкера с тремя ВРК и центральным скегом с S-образными ватерлиниями (вид снизу на днище); на фиг. 3 - вид сбоку кормовой оконечности в диаметральной плоскости ледокольного танкера; на фиг. 4 - схематично показан принцип работы кормы танкера при движении задним ходом во льду.The essence of the technical solution is illustrated by drawings, which show: Fig. 2 - schematically shows the aft part of an icebreaking tanker with three propellers and a central skeg with S-shaped waterlines (bottom view on the bottom); in fig. 3 - side view of the stern end in the center plane of the icebreaking tanker; in fig. 4 - schematically shows the principle of operation of the stern of a tanker when moving in reverse in ice.
На фигурах обозначено: 1 - корпус танкера; 2 - ВРК; 3 - ватерлиния; 4 - ледовый зуб; 5 - входящая кромка ледового зуба; 6 - задняя кромка ледового зуба; 7-8 - сектор льда; 9 - обломок льда; α - угол входа действующей ватерлинии 67° и 72°; ϕ - угол наклона ахтерштевня 19° и 27°.The figures indicate: 1 - tanker hull; 2 - VRK; 3 - waterline; 4 - ice tooth; 5 - incoming edge of the ice tooth; 6 - trailing edge of the ice tooth; 7-8 - ice sector; 9 - ice fragment; α - entry angle of the current waterline 67° and 72°; ϕ - sternpost angle of 19° and 27°.
Кормовая оконечность ледового танкера имеет (фиг. 2) корпус 1, три ВРК 2, которые размещаются на фундаментах, оформленных в виде ледовых зубьев 4 с хорошо обтекаемой формой и с острой входящей кромкой 5 для раскалывания обломков льда из ледового покрова, разрушенного изгибом при контакте с корпусом и снижения интенсивности контакта стойки ВРК со льдом. Для обеспечения раскалывания обломка льда высота ледового зуба в районе входящей кромки составляет не менее 40% от максимальной толщины ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода. Поперечный размер ледового зуба 4 определяется диаметром посадочного узла ВРК. Задняя кромка ледового зуба 6 плавно переходит в корпус 1 без уступов для снижения гидродинамического сопротивления кормы при эксплуатации танкера на чистой воде. Ледовые зубья устанавливаются на корпус 1 танкера с центральным скегом с S-образными ватерлиниями 3, что позволяет улучшить гидродинамическое обтекание кормы в указанном районе на режиме переднего и заднего хода. Центральные, бортовые ВРК и соответственно ледовые зубья на днище корпуса 1 размещаются треугольником. Центральная ВРК смещена в сторону транца, а бортовые ВРК смещены относительно центральной в нос танкера на расстояние, обеспечивающее свободное вращение всех трех ВРК. Для прохода обломков льда и предотвращения "заклинивания" обломков льда между стойками бортовой и центральной ВРК расстояние между ними составляет не менее 5×tmax, где tmax - максимальная толщина ровного льда акватории, преодолеваемого судном при скорости в 2 узла на режиме заднего хода. Дополнительно размещение ВРК регламентируется обеспечением бесконтактного поворота ВРК, при этом в плоскости ватерлиний гребные винты бортовых ВРК не должны выходить за действующую ватерлинию при любом угле поворота. Обводы кормовой оконечности ледокольного танкера имеют "ложкообразную" форму с гладкой ватерлинией 3 и углом α входа действующей ватерлинии 67° и 72°, (фиг. 2), угол наклона первого теоретического шпангоута 67° и 57° (5% длины судна ватерлинии от ахтерштевня кормовой оконечности), углом ϕ наклона ахтерштевня 19° и 27° для балластной и проектной осадок соответственно (фиг. 3). Для относительной толщины ровного льда не более t/B=0.048, где t - толщина ровного льда, В - ширина танкера, представленные значения гарантированно обеспечивают разрушение изгибом ровного ледового покрова действующей ватерлинией на два сектора (обломка льда) между центральной и бортовой ВРК, которые дополнительно подрезаются и раскалываются острой входящей кромкой ледовых зубьев на более мелкие обломки, свободно проходящими по днищу между ледовыми зубьями.The aft end of the ice tanker has (Fig. 2) a hull 1, three breakers 2, which are placed on foundations designed in the form of ice teeth 4 with a well-streamlined shape and a sharp leading edge 5 for splitting ice fragments from the ice cover destroyed by bending upon contact with the body and reducing the intensity of contact of the VRK stand with ice. To ensure the breaking of ice fragments, the height of the ice tooth in the area of the incoming edge is at least 40% of the maximum thickness of level ice in the water area, overcome by the ship at a speed of 2 knots in reverse mode. The transverse size of the ice tooth 4 is determined by the diameter of the VRK landing unit. The trailing edge of the ice tooth 6 smoothly transitions into the body 1 without ledges to reduce the hydrodynamic resistance of the stern when operating the tanker in clear water. Ice teeth are installed on the hull 1 of a tanker with a central skeg with S-shaped waterlines 3, which improves the hydrodynamic flow around the stern in the specified area in forward and reverse modes. The central, side thrust control gears and, accordingly, the ice teeth on the bottom of the hull 1 are placed in a triangle. The central thruster is shifted towards the transom, and the side thrusters are shifted relative to the central one towards the bow of the tanker by a distance that ensures free rotation of all three thrusters. To allow the passage of ice fragments and to prevent the “jamming” of ice fragments between the racks of the onboard and central thruster, the distance between them is at least 5×t max , where t max is the maximum thickness of level ice in the water area that the vessel can overcome at a speed of 2 knots in reverse mode. Additionally, the placement of the propellers is regulated by ensuring contactless rotation of the propellers, while in the plane of the waterlines, the propellers of the onboard propellers should not extend beyond the current waterline at any angle of rotation. The contours of the aft end of the icebreaking tanker have a “spoon-shaped” shape with a smooth waterline 3 and the angle α of the entry of the existing waterline of 67° and 72°, (Fig. 2), the angle of inclination of the first theoretical frame is 67° and 57° (5% of the length of the vessel waterline from the sternpost aft end), the sternpost tilt angle ϕ is 19° and 27° for ballast and design drafts, respectively (Fig. 3). For a relative thickness of level ice not exceeding t/B=0.048, where t is the thickness of level ice, B is the width of the tanker, the presented values are guaranteed to ensure the destruction of the level ice cover by bending of the acting waterline into two sectors (ice fragments) between the central and side propellers, which are additionally cut and split by the sharp incoming edge of the ice teeth into smaller fragments that freely pass along the bottom between the ice teeth.
Эксплуатация предлагаемого танкера ледового плавания на режиме заднего хода в ледовых условиях осуществляется следующим образом. При взаимодействии корпуса 1 танкера с ледовым покровом происходит разрушение ледового покрова изгибом на обломки льда 7 (фиг. 4) в результате которого между бортовой и центральной ВРК образуются два сектора льда 7, 8. Третий обломок льда 9 образуется в районе бортового ледового зуба со стороны скулы кормы. По мере продвижения кормы острая входящая кромка центрального и бортового ледовых зубьев дополнительно подрезает и раскалывает обломки льда на более мелкие, что предотвращает прорезание льда стойками ВРК 2. Более мелкие обломки льда свободно без заклинков проходят между ВРК 2, после чего попадают на поверхность скега с S-образной ватерлинией и сбрасываются с борта, тем самым предотвращается образование ледового нагромождения на днище судна (фиг. 4). Обломок 9 подрезается входящей кромкой бортового ледового зуба и также сбрасывается с днища на борт.Operation of the proposed ice-sailing tanker in reverse mode in ice conditions is carried out as follows. When the hull 1 of the tanker interacts with the ice cover, the ice cover is destroyed by bending into ice fragments 7 (Fig. 4), as a result of which two ice sectors 7, 8 are formed between the side and central air handlers. The third ice fragment 9 is formed in the area of the side ice tooth on the side stern cheekbones. As the stern moves, the sharp incoming edge of the central and side ice teeth additionally cuts and splits ice fragments into smaller ones, which prevents the ice cutting by the racks of the VRK 2. Smaller ice fragments pass freely without jamming between the VRK 2, after which they fall on the surface of the skeg with S -shaped waterline and are thrown off the side, thereby preventing the formation of ice accumulation on the bottom of the vessel (Fig. 4). The fragment 9 is cut off by the incoming edge of the side ice tooth and is also thrown from the bottom onto the side.
При эксплуатации на чистой воде на режиме переднего хода обеспечивается безотрывное обтекание кормы и тем самым снижение гидродинамического сопротивления и повышение эффективности эксплуатации.When operating in clear water in forward mode, continuous flow around the stern is ensured, thereby reducing hydrodynamic drag and increasing operating efficiency.
Кормовая оконечность ледокольного танкера двойного действия с пропульсивным комплексом из трех ВРК является частью корпуса судна, обеспечивает требуемые мореходные характеристики конструктивной защитой винторулевого комплекса судна от воздействия на него обломков льда при движении кормой вперед.The stern end of a double-acting icebreaking tanker with a propulsion complex of three propellers is part of the vessel's hull, providing the required seaworthiness characteristics by constructively protecting the ship's rudder complex from the impact of ice debris on it when moving stern forward.
Claims (3)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2820671C1 true RU2820671C1 (en) | 2024-06-07 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6439936B1 (en) * | 2000-02-29 | 2002-08-27 | Global Marine, Inc. | High retraction marine thruster |
WO2009007497A2 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Aker Arctic Technology Oy | Method for improving the ice-breaking properties of a water craft and a water craft constructed according to the method |
RU2494911C1 (en) * | 2012-08-30 | 2013-10-10 | Александр Викторович Суховеев | Ice breaker stern |
EP2812240B1 (en) * | 2012-02-07 | 2019-01-23 | Rolls-Royce AB | A propulsor arrangement for a marine vessel and a marine vessel constructed with this type of propulsor arrangement |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6439936B1 (en) * | 2000-02-29 | 2002-08-27 | Global Marine, Inc. | High retraction marine thruster |
WO2009007497A2 (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-15 | Aker Arctic Technology Oy | Method for improving the ice-breaking properties of a water craft and a water craft constructed according to the method |
EP2812240B1 (en) * | 2012-02-07 | 2019-01-23 | Rolls-Royce AB | A propulsor arrangement for a marine vessel and a marine vessel constructed with this type of propulsor arrangement |
RU2494911C1 (en) * | 2012-08-30 | 2013-10-10 | Александр Викторович Суховеев | Ice breaker stern |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5307131B2 (en) | Method for improving the ice breaking characteristics of a ship and a ship constructed by this method | |
KR100493510B1 (en) | Icebreaking Method and Icebreaker | |
RU2075421C1 (en) | Ice-braking vessel | |
RU2549739C1 (en) | Ice breaker for operation in shallow freezing sea areas | |
US3985091A (en) | Icebreaker vessel | |
US4198917A (en) | Ice-breaking means for ships | |
US6966271B2 (en) | Waveless hull | |
RU2494911C1 (en) | Ice breaker stern | |
RU2820671C1 (en) | Ice breaker tanker aft end | |
KR20130055869A (en) | Icebreaking edge for ship | |
US5660131A (en) | Icebreaker attachment | |
CN110949624B (en) | Ice-breaking ship with double folding angle broadsides | |
US4326476A (en) | Navigation in ice covered waterways | |
CN106628027A (en) | Green energy-saving tail icebreaking type three-purpose tugboat | |
US3521591A (en) | Nautical ice-breaking structures | |
KR900006806B1 (en) | Apron of icebreaker | |
RU2171196C1 (en) | Trimaran icebreaker | |
US20170174295A1 (en) | Arrangement for Ice-Breaking | |
RU2612343C1 (en) | Semi-submersible icebreaker | |
RU2655177C1 (en) | Ice breaker (options) | |
RU2297358C2 (en) | Ice ship, mainly double-duty tanker, method of navigation of ice ship, propulsion unit and main engine plant of ice ship | |
RU2171203C1 (en) | Method of pilotage of trimaran icebreaker in ice | |
KR920001621B1 (en) | Icebreaker | |
Bingham et al. | High-Performance Rudders—with Particular Reference to the Schilling Rudder | |
JPS5889484A (en) | Ship |