Историческая справка о развитии колоснрго флота

Конструкция колесного  ДРК может быть выполнена настолько  прочной, что сможет использоваться в качестве ледоразрушающего устройства. Для этого гребные колеса, симметричные относительно ДП судна и имеющие  раздельный привод, изготавливаются  в виде косозубой фрезы с жесткими объемными плицами из прочной  стали достаточной толщины, с  внутренними ребрами жесткости.

Оболочечная конструкция  обеспечивает колесу высокую прочность  и жесткость и приемлемые весовые  характеристики (практически одинаковые по весу с колесами с поворотными  стальными плицами). Следует отметить, что эффективность при движении во льду колёсами вперед для данного  судна будет выше, так как при  этом будут наблюдаться следующие  положительные эффекты:

 Колесо, работающее у кромки льда, создаёт под ней  разрежение, способствующее обламыванию  кусков льда при ударе по кромке плицей.

 Лёд будет  разрушаться в основном путём  деформации среза, а не изгиба (колесо по форме - фреза), благодаря чему энергозатраты  на разрушение льда снизятся, т. к. прочность  льда на сре»в 5 раз ниже, чем на изгиб.

  Куски льда притагшиваются плицей и боковой  составляющей упора  вместе с большой массой воды отбрасываются в сторону от канала под кромку льда.

  Судно движется в чистом канале; сопротивление  трения о лед. составляющее до 15% ледового сопротивления ледоколов традиционной конструкции, практически отсутствует.

  При движении в тяжёлом  льду от ударов колёс  о лёд появится вибрация оконечности, что приведёт к  падению сопротивления  трения штевня о лёд. При выходе на чистую воду вибрация автоматически  исчезнет.

  В отличие от традиционных ледоколов, подминающих  лед, судно может  преодолевать ледяные  заторы на реках, управляться  в битом и сплошном льду, двигаться носом  и кормой вперед, не опасаясь за поломку  ДРК.

  Если  для винтового  и водомётного  движителя взаимодействие со льдом и шугой  приводит к ухудшению  условий их работы и снижению тяговых  характеристик, то для  колёсного ДРК  это взаимодействие даёт уменьшение скольжения, а, следовательно  повышение КПД  движителя. Ледокольное  судно, оборудованное  колёсным ДРК, может  разрушать лёд  и управляться, двигаясь вперёд носом и  кормой, разворачиваться  во льду на месте, имея осадку около 20% диаметра гребного колеса. Надежность ДРК обеспечивается тем, что гребные  колеса при ударе  о препятствие (кромку ледяного поля, мель) выкатываются на него и гасят энергию  удара, не допуская разрушающих  напряжений в конструкции. Наличие активного  ледоразрушающего устройства делает инерционные  и формообразующие  характеристики корпуса  судна второстепенными. Ожидается, что ледокол  с колёсным ДРК  одинаковой ледопроходимости с традиционным ледоколом  будет иметь меньшие  в 1,5-2 раза мощность и водоизмещение.

Это означает, что строительная стоимость и эксплуатационные расходы уменьшатся, примерно, вдвое.

Технологические и экологические  особенности колёсного  ДРК.

Гребные колеса КДРК имеют  сварную прочную  конструкцию, могут  изготавливаться  в цехе и в готовом  виде устанавливаться  на судно. Требования к точности изготовления не превосходят существующие в судостроительной промышленности. В  последние годы разработаны  несколько проектов небольших судов  с подобными колёсами. По массе эти колёса могут быть меньше, чем колёса с поворотными  плицами тех же размеров, если не требуется  ледовый класс. Конструкция  технологична в изготовлении и надёжна в  эксплуатации.

Колёсный  ДРК, в отличие  от винтового, допускает  осмотр и ремонт без  докования судна.

Кроме технических преимуществ  колёсный ДРК будет  иметь и экологические, оказывая щадящее  воздействие на флору  и фауну акватории, т.к. добавленные  скорости частиц воды, проходящих через  гребные колёса на порядок ниже, чем  в винте. Малая  осадка и способность  самостоятельного снятия с мели судов с  КДРК снижают требования к объёму дноуглубительных работ.

Требования  колёсного ДРК  к энергетической установке и силовой  передаче.

 Колесный  движитель и схема  управления накладывают  специфические требования к энергетической установке и приводу  гребных колес. Для  малых судов наиболее простой и дешевой  является цепная передача крутящего момента  от ведущих звездочек  правого и левого борта энергетической установки, роль которой  может выполнять  установленный на фундаменте гусеничный трактор со снятыми  гусеницами.

 Для судов средних  и больших размеров может быть применен электропривод с  использованием узлов  и агрегатов самосвала  «БелАЗ».

 Наиболее  подходящей по весовым  и гидромеханическим  свойствам для  привода гребных  колес можно считать  гидравлическую передачу с использованием высокомоментных  гидромоторов, которая  безболезненно переносит  ударные нагрузки, обеспечивает максимальный крутящий момент, начиная  с нуля оборотов колес. Недостаток данной передачи - более высокая  стоимость. Современный  уровень развития техники, в частности  аппаратуры гидравлики и гидравлических приводов позволяет  создать симбиоз  паровой поршневой  машины и гидравлического  привода. Объемная гидропередача  с паровым гидронасосом позволит использовать паровые котлы, работающие на любом виде топлива. При нынешнем соотношении  цен на мазут и  дизельное топливо 1/3, паровая машина уже  не проигрывает дизелю по экономичности. А  если учесть больший  моторесурс, пониженные шум и вибрацию, попутное решение  вопросов отопления  и горячего водоснабжения, возможность форсирования мощности в 1,5-2 раза, то паровая машина вновь становится привлекательной.

 Дня создания мощных колесных ледоколов мог>т  быть использованы паропроизводжщнс установки с утилизированных  атомных подводных  лодок.

Особенности компоновки и архитектуры  судов с колесным ДРК.

Установка в  оконечности судна блока колесного  ДРК, составляющего 10-12 % доковой массы, делает сложной задачу его удифферентования.

Если для паромов  и грузовых судов задача решается размещением груза, то для буксиров- толкачей, ледоколов, пассажирских судов  требуется максимальное удаление от гребных колес судового оборудования, жилья, запасов. Но и этого недостаточно. Форма корпуса должна обеспечивать значительное смещение в сторону  гребных колес ЦВ - центра приложения подъемной силы погруженной части  судна. Заднеколесные суда будут  иметь острый мореходный нос, и полную корму, что согласуется с требованиями ходкости корабля. Корпус толкача и ледокола будет иметь клиновидную форму в плане с максимальной шириной в районе колес, что позволит разместить в корме движитель с большим гидравлическим сечением, обеспечить управляемость при движении колесами вперед в сплошном льду.

 Новые конструктивные решения вызовут рождение новых  архитектурных форм. Наличие работающих гребных колес, создающих облако брызг и шум падающей воды, оживляет и делает притягательным образ нового судна. Динамика и оригинальность внешнего вида подчеркивает уникальные эксплуатационные возможности судов с КДРК, что  еще выше поднимает их конкурентоспособность.

 ПРОЕКТЫ И ПРОЕКТНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ  СУДОВ С КОЛЁСНЫМ ДРК.

 В течение  последнего десятилетия осуществлены несколько проектов и выполнен ряд  проработок судов с колёсным ДРК. В качестве образца и натурной модели при разработке судов с  колесным ДРК могут служить два  парома ПКР-25, построенных в 1996 и 1997 году на Красноярской судоверфи.

 По результатам  заводских испытаний, при водоизмещении  парома в грузу 75 тонн, была получена скорость 14,7 км/ч, радиус циркуляции равен  длине судна, время циркуляции на 360° - 90 сек, выбег при реверсе гребных  колес - чуть более половины габаритной длины судна.

 Это очень  высокие характеристики, учитывая, что мощность парома, для которого даны эти цифры, всего 95 л.с. (трактор  ДТ-75).

ВЫВОДЫ  О ЦЕЛЕООБРАЗНОСТИ  И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОЛЕСНОГО ДРК.

 На основании  накопленного материала и проведённого анализа может быть сделан вывод, что на качественно новом уровне может быть создан ряд судов с  малой осадкой, с новым типом  ДРК, энергетической установки, силовой  передачи, с новой конструкцией корпуса  и архитектурой, обладающих повышенной маневренностью и управляемостью, не боящихся мелей, приспособленных к  работе в условиях продленной навигации  и в качестве ледокола.

 Доработка конструкции  и технических качеств колесного  ДРК с конечной целью создания эффективного арктического ледокола может  осуществляться поэтапно путем постройки  и испытания речных колёсных судов, без значительных вложений в научно-исследовательские  и опытно-конструкторские работы. Создание эффективного мелкосидящего  ледокольного флота класса река-море позволит продлить календарные сроки  эксплуатации Северного морского пути и Великих Северных рек, решить экономические  и социальные проблемы Крайнего Севера.

Требования РРР  предъявляемые к гребным электрическим  установкам

1. Общие требования
1. Генераторы гребных электрических установок допускается использовать для

питания вспомогательных  электрических машин и устройств  при условии обеспечения стабильности напряжения и частоты на всех режимах, в том числе и маневровых. Под  электрическими двигателями гребных  установок и главными генераторами должно быть стационарное освещение,

2. Часть гребных электрических машин (двигателей и генераторов), расположенная под настилом, должен иметь степень зашиты не менее 1РХ6. Если они помещаются в сухом отсеке или защищены от попадания воды водонепроницаемым фундаментом и если, кроме того, имеется сигнализация, срабатывающая при попадании воды в этот отсек, то может быть допущена степень защиты 1РХЗ.
3. Питание контрольных, защитных и сигнальных цепей системы электродвижения допускается от возбудителей главных машин электродвижения.
4. Все элементы, составляющие гребную электрическую установку постоянного тока, должны быть рассчитаны на работу в режиме стоянки гребных электрических двигателей под током в течение 1 мин.
2. НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ
1. Напряжение в системе гребной электрической установки не должно превышать значений, приведенных в табл. 2.1 Применение более высоких напряжений является в каждом отдельном случае предметом специального рассмотрения Речным Регистром,

   Таблица 2.1

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

1. Главные электрические машины с замкнутой системой вентиляции должны быть оборудованы термометрами для контроля температуры отходящего воздуха и воды.

2. Должна быть обеспечена световая и звуковая сигнализация. При повышении температуры главных электрических машин сверх значений, установленных технической документацией, должна срабатывать световая и звуковая сигнализация.
3. Гребные электрические двигатели с воздушным охлаждением следует оборудовать двумя вентиляторами принудительной вентиляции, каждый из которых должен иметь подачу, достаточную для обеспечения нормальных условий работы электрического двигателя. Следует предусматривать световую сигнализацию о работе и звуковую сигнализацию об остановке вентиляторов.
4. Каждый прокачиваемый водой воздухоохладитель электрической машины должен иметь вентили на нагнетательной и отливной магистралях и устройство для осушения воздухоохладителя.
5. Генераторы гребных электрических установок и гребные электрические двигатели должны иметь обогрев для поддержания температуры воздуха внутри машины по меньшей мере на 3°С выше температуры окружающего воздуха.

4. ЗАЩИТА В ЦЕПЯХ ГРЕБНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

1. Гребные электрические установки должны иметь защиту от замыкания токоведущих частей на корпус. Устройство защиты должно быть рассчитано так, чтобы ток утечки не превышал 20 мА.

2. В главных цепях электрических двигателей гребных установок не допускается применение плавких предохранителей в качестве защиты.

3. Гребная электрическая установка должна иметь нулевую защиту от самопроизвольного пуска после срабатывания любой защиты.
4. Г ребная электрическая установка должна иметь максимальную защиту от токов короткого замыкания и защиту от перегрузок. Действию защиты от перегрузок должно предшествовать включение звуковой и световой сигнализации.
5. Должны быть приняты меры по ограничению и использованию электрической энергии» вырабатываемой электрическим двигателем гребной установки, при переходных режимах либо при изменении направления вращения гребного винта, если эта энергия может вызвать чрезмерное увеличение частоты вращения первичных двигателей.
6. При самопроизвольной остановке первичного двигателя одного из генераторов, работающего параллельно на общие шины или на один электрический двигатель гребной установки, этот генератор должен автоматически отключаться всеми полюсами или фазами, при этом питание гребной установки не должно прерываться.