[go: up one dir, main page]

RU2381948C1 - Method to produce channels in ice sheet - Google Patents

Method to produce channels in ice sheet Download PDF

Info

Publication number
RU2381948C1
RU2381948C1 RU2008135208/11A RU2008135208A RU2381948C1 RU 2381948 C1 RU2381948 C1 RU 2381948C1 RU 2008135208/11 A RU2008135208/11 A RU 2008135208/11A RU 2008135208 A RU2008135208 A RU 2008135208A RU 2381948 C1 RU2381948 C1 RU 2381948C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
electrodes
icebreaker
breaker
heated
Prior art date
Application number
RU2008135208/11A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Черников Арнольд Александрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Черников Арнольд Александрович filed Critical Черников Арнольд Александрович
Priority to RU2008135208/11A priority Critical patent/RU2381948C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2381948C1 publication Critical patent/RU2381948C1/en

Links

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: proposed method consists in that two bars with electrodes are pulled out on ice breaker sides and heated by electric current generated aboard ice breaker. Ice breaker is moved the bars length. Two cuts are heated in ice depth for ice breaker to break up loose ice eased by said cuts, and ice breaking cycle is repeated. Electrodes representing plates, their front ends being sharpened upward, are forced into ice partially, and ice breaker speed is adjusted in compliance to power of current fed to electrodes.
EFFECT: reduced power consumption, ice breaker higher efficiency.

Description

Изобретение относится к ледокольному судостроению и, в частности, к ледокольным работам.The invention relates to icebreaking shipbuilding and, in particular, to icebreaking operations.

Известные способы разрушения ледяного покрова не получили развития из-за большого несоответствия располагаемой на борту ледоколов энергии и требуемых для разрушения льда энергозатрат.Known methods of ice cover destruction have not been developed due to the large discrepancy between the energy on board the icebreakers and the energy required for ice destruction.

Так, известен способ разрушения льда по авторскому свидетельству №1548978, по которому лед на пути ледокола взрывают.So, there is a known method of ice destruction according to copyright certificate No. 1548978, according to which ice is blown up on the way of an icebreaker.

Известен способ по патенту РФ №2081025, по которому лед разрушают, раскачивая судно и создавая волну в дополнение к ходовой волне.The known method according to RF patent No. 2081025, in which ice is destroyed by rocking the vessel and creating a wave in addition to the running wave.

Известен также способ по патенту РФ №2086464, по которому лед взламывают корпусом подводного судна.There is also known a method according to RF patent No. 2086464, in which ice is hacked by the hull of a submarine.

Известно подводно-надводное судно ледового плавания по патенту РФ №2172698, взламывающее лед своим клиновидным корпусом.Known underwater surface ice navigation vessel according to the patent of the Russian Federation No. 2172698, breaking ice with its wedge-shaped hull.

Известен способ по патенту РФ №2326785, по которому с ледокола под лед заводят аппарат, развивающий архимедову силу до 100 т. Этой силой, приложенной к острому ребру, разрушают лед и продвигают аппарат дальше.There is a method according to RF patent No. 2326785, according to which an apparatus is developed from an icebreaker under ice, developing an Archimedean force of up to 100 tons. With this force, applied to a sharp rib, ice is destroyed and the apparatus is moved further.

Известен способ разрушения ледяного покрова по патенту РФ №2314963. По этому способу под лед закачивают воздух, вызывающий обрушение льда.A known method of destroying ice cover according to the patent of the Russian Federation No. 2314963. In this way, air is pumped under the ice, causing ice to collapse.

Известен способ по патенту РФ №2122505, по которому на носовой приставке ледокола устанавливают резцы, прорезающие лед перед его взламыванием корпусом ледокола.There is a method according to the patent of the Russian Federation No. 212505, according to which cutters are cut on the bow of the icebreaker, cutting through the ice before breaking it by the icebreaker body.

Известен также способ по патенту РФ №2213675, по которому через носовую приставку судна на лед подают струи воды, пароводяной смеси или пара.There is also known a method according to RF patent No. 2213675, in which jets of water, a steam-water mixture or steam are supplied to the ice through the bow of a ship.

Известен способ по патенту РФ №2085432, по которому для всплытия подводной лодки из-подо льда к нему подводят штанги и подают теплую воду. Вода протапливает прорези по всему периметру лодки и корпусом лодки взламывают лед и выводят лодку в надводное положение.The known method according to the patent of the Russian Federation No. 2085432, according to which for the ascent of a submarine from under the ice, rods are brought to it and warm water is supplied. Water heats the slots around the perimeter of the boat and the hull of the boat breaks the ice and brings the boat to the surface.

Известен способ разрушения льда перед судном с помощью электрической дуги, см. патент РФ №2216477.A known method of breaking ice in front of a ship using an electric arc, see RF patent No. 2216477.

Известен также способ №2124454, по которому для всплытия подводной лодки выдвигают штанги с электродами и подают электропитание. В толще льда растопляют щели и, убрав электроды, взламывают лед корпусом лодки.There is also known a method No. 2144454, according to which for surfacing a submarine extend the rods with electrodes and supply power. In the thickness of the ice, the cracks melt and, removing the electrodes, break the ice with the hull of the boat.

Последний способ принят за прототип предлагаемого изобретения.The latter method is adopted as a prototype of the invention.

Известный способ имеет серьезные недостатки. При разрушении льда путем нагрева расходуется значительное количество энергии, основную долю которой составляет теплота плавления льда. Поэтому ширина прорезей должна быть минимальной. Кроме того, время передачи энергии прямо зависит от величины теплового потока или от перепада температур между горячим и холодным телом. Этот перепад реально составляет десятки градусов. При расплавлении льда вода, стекающая на электроды, нагревается их горячими поверхностями и уносит значительную часть энергии. Таким образом, известный способ является слишком энергозатратным, неэкономичным.The known method has serious disadvantages. When ice is destroyed by heating, a significant amount of energy is consumed, the bulk of which is the heat of melting of the ice. Therefore, the width of the slots should be minimal. In addition, the time of energy transfer directly depends on the magnitude of the heat flux or on the temperature difference between the hot and cold body. This difference is actually tens of degrees. When ice melts, the water flowing onto the electrodes is heated by their hot surfaces and carries away a significant part of the energy. Thus, the known method is too energy-consuming, uneconomical.

При создании каналов в ледовых полях, особенно при большой толщине льда, затраты энергии и сроки работ могут стать неприемлемо большими.When creating channels in ice fields, especially with a large thickness of ice, energy costs and terms of work can become unacceptably large.

Целью настоящего изобретения является снижение энергозатрат на разрушение ледяного покрова и повышение экономичности и производительности работы.The aim of the present invention is to reduce energy consumption for the destruction of the ice cover and increase efficiency and productivity.

Поставленная цель достигается при создании каналов в ледяных покровах способом, по которому по бортам ледокола выдвигают вперед две штанги с электродами, которые нагревают током, вырабатываемым на борту ледокола, продвигают ледокол на длину штанг, протапливают в толще льда две прорези, взламывают корпусом ослабленный прорезями лед и повторяют цикл разрушения льда.The goal is achieved when creating channels in the ice cover in a way by which two rods with electrodes that advance with current generated on board the icebreaker are advanced along the icebreaker, push the icebreaker to the length of the rods, melt two slots in the ice, break the ice weakened by the slots and repeat the ice breaking cycle.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что электроды, выполненные в виде пластин, в передней части заостренных кверху, заглубляют в лед только на часть толщины льда, а скорость хода ледокола регулируют мощностью подаваемого тока.The essence of the invention lies in the fact that the electrodes, made in the form of plates, in front of the pointed upwards, are buried in ice only to a part of the thickness of the ice, and the speed of the icebreaker is controlled by the power of the supplied current.

При прокладке канала в ледовом поле должны быть предельно ограничены размеры работ. Так, ширина выполняемых во льду прорезей и толщина пластин электродов может составлять всего несколько миллиметров. Высота пластин электродов может быть намного меньше толщины слоя льда. При плавлении льда образующаяся вода нагревается от электрода и, стекая из прорези вниз, вытапливает в нижней части льда канавку, в которой у воды отбирается унесенное ею тепло. Для уменьшения уноса тепла пластина электрода выполняется в рабочей части заостренной кверху. Задняя часть пластины электрода должна быть выполнена из материала с низкой электропроводностью или теплоизолирована. Вылет штанг, несущих электроды, должен быть рассчитан на создание разрушающего изгибающего момента под действием веса передней части ледокола, надвигаемой на подрезанную льдину. После обламывания льдины она проваливается в воду и подминается массой ледокола.When laying a canal in an ice field, the size of the work should be extremely limited. So, the width of the slots made in ice and the thickness of the plates of the electrodes can be only a few millimeters. The height of the electrode plates can be much less than the thickness of the ice layer. When the ice melts, the water generated is heated from the electrode and, flowing down from the slot, heats a groove in the lower part of the ice, in which the heat carried away by it is taken from the water. To reduce the entrainment of heat, the electrode plate is made in the working part pointed up. The back of the electrode plate must be made of a material with low electrical conductivity or insulated. The departure of the rods carrying the electrodes should be designed to create a destructive bending moment under the influence of the weight of the front of the icebreaker, which is pushed onto the cut ice. After breaking off the ice, it falls into the water and is crushed by the mass of the icebreaker.

При проходке канала по данному способу скорость проходки зависит в основном от расхода расплавляемого льда, то есть от мощности питания электродов. Поскольку общий объем работы сохраняется, для повышения скорости проходки целесообразно увеличивать эту мощность.When the channel is drilled by this method, the penetration rate depends mainly on the flow rate of the melted ice, that is, on the power supply of the electrodes. Since the total amount of work is saved, it is advisable to increase this power to increase the penetration rate.

Техническим результатом настоящего изобретения является возможность экономичной и достаточно быстрой прокладки ледовых каналов. Основное оборудование - ледоколы - могут быть использованы из числа действующих и прошедших отработку в условиях севера или строящихся. В то же время требуемые для них устройства и оснащение остаются простыми и несложными. Затраты энергии на проведение работ окупаются во много раз открывающимися возможностями транспорта грузов на севере.The technical result of the present invention is the possibility of economical and fairly fast laying of ice canals. The main equipment - icebreakers - can be used from among those operating and tested in the north or under construction. At the same time, the devices and equipment required for them remain simple and uncomplicated. The energy costs of the work are paid off many times by the opening opportunities for the transport of goods in the north.

Сущность изобретения поясняется на примерах.The invention is illustrated by examples.

Пример 1. Ледокол водоизмещением 3000 т прокладывает канал шириной 10 м в ледяном покрове реки с толщиной льда 1,2 м. Ледокол оснащается двумя штангами с вылетом 12 м. На каждой штанге закреплен алюминиевый электрод толщиной 5 мм, заглубленный в лед на 0,8 м. Электроды при работе запитаны током общей мощностью 5,0 МВт.Example 1. An icebreaker with a displacement of 3000 tons paves a channel 10 m wide in the ice sheet of the river with an ice thickness of 1.2 m. The icebreaker is equipped with two rods with a reach of 12 m. An aluminum electrode 5 mm thick is fixed on each rod, immersed in ice by 0.8 m. The electrodes during operation are powered by a current with a total capacity of 5.0 MW.

При работе электроды разогреваются до температуры 70°С при температуре в воздухе и на поверхности льда -20°С. При проходке льда мощность тока затрачивается на нагрев и плавление льда и нагрев воды. При скорости хода судна 2 узла каждый электрод нагревает и выплавляет 4 кг/с льда и нагревает воду до 40°С, которая выплавляет еще 2 кг/с льда, разрезая лед на всю толщину. При нагружении подрезанной льдины частью ледокола массой 500 т изгибающий момент в закрепленном сечении льдины составляет 6000 тм, что приводит к скалыванию льдины.During operation, the electrodes are heated to a temperature of 70 ° C at a temperature in the air and on the ice surface of -20 ° C. During ice penetration, the current power is spent on heating and melting the ice and heating the water. At a ship speed of 2 knots, each electrode heats and melts 4 kg / s of ice and heats water to 40 ° C, which melts another 2 kg / s of ice, cutting the ice to its full thickness. When loading the cut ice with a part of an icebreaker weighing 500 tons, the bending moment in the fixed section of the ice is 6,000 tons, which leads to cleavage of the ice.

Для повышения скорости проходки канала необходимо соответственно увеличить мощность питания электродов.To increase the channel penetration rate, it is necessary to increase the power supply of the electrodes accordingly.

Пример 2. Морской ледокол водоизмещением 15 тыс.т прокладывает канал шириной 30 м в ледяном покрове с толщиной льда 3,0 м. Ледокол оснащается двумя штангами с вылетом 15 м. На каждой штанге закреплен алюминиевый электрод толщиной 8 мм, заглубленный в лед на 2,0 м. Электроды при работе запитаны током общей мощностью 20 МВт. При работе электроды разогреваются до температуры 80°С при температуре в воздухе и на поверхности льда -20°С.Example 2. A marine icebreaker with a displacement of 15 thousand tons paves a canal with a width of 30 m in an ice sheet with an ice thickness of 3.0 m. The icebreaker is equipped with two rods with a reach of 15 m. An aluminum electrode 8 mm thick is fixed on each rod, buried in ice by 2 , 0 m. The electrodes during operation are powered by a current with a total capacity of 20 MW. During operation, the electrodes are heated to a temperature of 80 ° C at a temperature in the air and on the ice surface of -20 ° C.

При скорости хода судна 2 узла каждый электрод нагревает и выплавляет 16 кг/с льда и нагревает воду до 40°С, которая выплавляет еще 8 кг/с льда, разрезая лед на всю толщину. При нагружении подрезанной льдины частью ледокола массой 3000 т изгибающий момент в закрепленном сечении льдины составляет 45 тыс.тм, что приводит к скалыванию льдины.At a ship speed of 2 knots, each electrode heats and melts 16 kg / s of ice and heats water to 40 ° C, which melts another 8 kg / s of ice, cutting the ice to its full thickness. When loading the cut ice with a part of the icebreaker weighing 3,000 tons, the bending moment in the fixed section of the ice is 45 thousand tons, which leads to ice cleavage.

Пример 3. Морской ледокол водоизмещением 40 тыс.т прокладывает канал шириной 30 м в ледяном покрове с толщиной льда 6,0 м. Ледокол оснащается двумя штангами с вылетом 18 м. На каждой штанге закреплен алюминиевый электрод толщиной 10 мм, заглубленный в лед на 4 м. Электроды при работе запитаны током общей мощностью 46 МВт. При работе электроды разогреваются до температуры 90°С при температуре в воздухе и на поверхности льда -20°С.Example 3. A sea icebreaker with a displacement of 40 thousand tons paves a canal 30 m wide in an ice sheet with an ice thickness of 6.0 m. The icebreaker is equipped with two rods with a reach of 18 m. An aluminum electrode 10 mm thick is fixed on each rod, buried in ice by 4 m. The electrodes during operation are powered by a current with a total capacity of 46 MW. During operation, the electrodes are heated to a temperature of 90 ° C at a temperature in the air and on the ice surface of -20 ° C.

При скорости судна 2 узла каждый электрод нагревает и выплавляет 40 кг /с льда и нагревает воду до 40°С, которая выплавляет еще 20 кг/с льда, разрезая лед на всю толщину. При нагружении подрезанной льдины частью ледокола массой 5 тыс.т изгибающий момент в закрепленном сечении льдины составляет 90 тыс.тм, что приводит к скалыванию льдины.At a vessel speed of 2 knots, each electrode heats and melts 40 kg / s of ice and heats water to 40 ° C, which melts another 20 kg / s of ice, cutting the ice to its full thickness. When loading the cut ice with a part of the icebreaker weighing 5 thousand tons, the bending moment in the fixed section of the ice is 90 thousand tons, which leads to ice cleavage.

Предложенный способ проходки льдов имеет большую область гражданского и оборонного применения.The proposed method of ice penetration has a large area of civil and defense applications.

Так, все северные реки страны могут стать судоходными в течение всего года. Арктические районы могут быть доступными для северного флота без ограничений. Предстоящие разработки арктических шельфовых месторождений будут обеспечены доставкой оборудования и продукции. С другой стороны, северный подводный флот будет иметь надежные базы снабжения в нескольких различных пунктах океана. Прокладка каналов по ледовым полям позволяет также создавать и поддерживать авиабазы и аэродромы в северных районах, сложных и опасных для полетов.So, all the northern rivers of the country can become navigable throughout the year. Arctic areas can be accessed by the Northern Fleet without restrictions. The upcoming development of the Arctic shelf deposits will be provided with the delivery of equipment and products. On the other hand, the northern submarine fleet will have reliable supply bases at several different points in the ocean. Laying channels along ice fields also allows you to create and maintain airbases and airfields in the northern regions, difficult and dangerous for flights.

Claims (1)

Способ создания каналов в ледяных покровах, по которому по бортам ледокола выдвигают вперед две штанги с электродами, которые нагревают током, вырабатываемым на борту ледокола, продвигают ледокол на длину штанг, протапливают в толще льда две прорези, взламывают корпусом ослабленный прорезями лед и повторяют цикл разрушения льда, отличающийся тем, что электроды, выполненные в виде пластин, в передней части заостренных кверху, заглубляют в лед только на часть толщины льда, а скорость хода ледокола регулируют мощностью подаваемого тока. The method of creating channels in the ice cover, along which two rods with electrodes are put forward along the icebreaker, which are heated by the current generated on board the icebreaker, advance the icebreaker to the length of the rods, melt two slots in the ice, break the ice weakened by the slots and repeat the destruction cycle ice, characterized in that the electrodes made in the form of plates, in the front part pointed upwards, are buried in ice only to a part of the ice thickness, and the speed of the icebreaker is controlled by the power of the supplied current.
RU2008135208/11A 2008-09-02 2008-09-02 Method to produce channels in ice sheet RU2381948C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135208/11A RU2381948C1 (en) 2008-09-02 2008-09-02 Method to produce channels in ice sheet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135208/11A RU2381948C1 (en) 2008-09-02 2008-09-02 Method to produce channels in ice sheet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2381948C1 true RU2381948C1 (en) 2010-02-20

Family

ID=42126985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008135208/11A RU2381948C1 (en) 2008-09-02 2008-09-02 Method to produce channels in ice sheet

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2381948C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2457977C1 (en) * 2011-04-05 2012-08-10 Виктор Сергеевич Аносов Method of making channels in ice fields and ice breaking appliance to this end
RU2465399C2 (en) * 2010-07-01 2012-10-27 Юрий Михайлович Киселёв Method of breaking up sea ice and apparatus for realising said method
RU2554727C1 (en) * 2014-03-20 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) Method of carrying timber in rafts in during ice regime period on inland waterways
RU2828788C1 (en) * 2024-02-26 2024-10-21 Евгений Сергеевич Смоловик Ice breaker or ice class vessel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1612995A3 (en) * 1986-09-09 1990-12-07 Тиссен Нордзееверке Гмбх (Фирма) Ice-breaking vessel
RU2124454C1 (en) * 1998-02-23 1999-01-10 Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Method of breaking ice cover for surfacing of submarine
RU2213675C2 (en) * 2001-07-05 2003-10-10 Поляков Виктор Иванович Method of breaking ice cover and ship attachment for realization of this method
RU2216477C1 (en) * 2002-08-29 2003-11-20 Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН Device for enhancing ship's sea-going capacity through ice

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1612995A3 (en) * 1986-09-09 1990-12-07 Тиссен Нордзееверке Гмбх (Фирма) Ice-breaking vessel
RU2124454C1 (en) * 1998-02-23 1999-01-10 Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Method of breaking ice cover for surfacing of submarine
RU2213675C2 (en) * 2001-07-05 2003-10-10 Поляков Виктор Иванович Method of breaking ice cover and ship attachment for realization of this method
RU2216477C1 (en) * 2002-08-29 2003-11-20 Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН Device for enhancing ship's sea-going capacity through ice

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465399C2 (en) * 2010-07-01 2012-10-27 Юрий Михайлович Киселёв Method of breaking up sea ice and apparatus for realising said method
RU2457977C1 (en) * 2011-04-05 2012-08-10 Виктор Сергеевич Аносов Method of making channels in ice fields and ice breaking appliance to this end
RU2554727C1 (en) * 2014-03-20 2015-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (СибГТУ) Method of carrying timber in rafts in during ice regime period on inland waterways
RU2828788C1 (en) * 2024-02-26 2024-10-21 Евгений Сергеевич Смоловик Ice breaker or ice class vessel
RU2846485C1 (en) * 2024-03-26 2025-09-05 Георгий Иванович Долбичкин Method of channel longitudinal and transverse walls calculated thickness cutting on the northern sea route (nsr) and at mouth of siberian rivers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2381948C1 (en) Method to produce channels in ice sheet
RU2124454C1 (en) Method of breaking ice cover for surfacing of submarine
EA022074B1 (en) ICE SHIP
US3965835A (en) Arctic transport and marine operation system
US9499238B1 (en) Portable ice crusher assembly for a water vehicle
RU2535346C1 (en) Method to break ice cover and semi-submersible icebreaker ship
US9056658B2 (en) Icebreaking vessel
RU2457977C1 (en) Method of making channels in ice fields and ice breaking appliance to this end
RU2651415C1 (en) Ice breaking method
RU2366590C1 (en) Method for maintenance of channels in ice channels
RU2213675C2 (en) Method of breaking ice cover and ship attachment for realization of this method
US4498808A (en) Process for prevention of ice buildup and reduction of ice forces on structures during breakup
DK178596B1 (en) Ice breaking ship
KR101823550B1 (en) Ice Breaker Ship
RU2828788C1 (en) Ice breaker or ice class vessel
Simões Ré et al. Evacuation in ice: ice loads on a lifeboat during field trials
RU2268193C2 (en) Ice-breaking ship
RU2422321C2 (en) Method for canal laying in ice cover
FI128428B (en) Icebreaking vessels
RU154921U1 (en) ICE BREAKING DEVICE
KR101179641B1 (en) Ice sea trial measurement system and method
RU136785U1 (en) ICE-CREATED AIR CUSHION PLATFORM FOR LAYING UNDER THE CONDITIONS OF SHallow-water IN THE FREEZING AREAS OF A CONTINENTAL SHELF OF A WIDE SHIPPING ICE CHANNEL FOR WIRE PREFERREDLY IS CRUCIBLE
KR20170075397A (en) Ice breaking apparatus and method thereof
RU2849396C1 (en) Ice cover breaking device
KR20130094030A (en) Ice braker with water jet