Способ получения ледяного слоя для проведения судовых модельных испытаний

 

Изобретение относится к способам производства ледяного слоя, подходящего для модельных испытаний судна на водной поверхности. Целью изобретения является интенсификация процесса льдообразования. Для получения ледяного слоя предварительно понижают температуру воды до температуры, близкой к точке ее замерзания. Температуру воздуха поддерживают не выше минус 5°С. Над поверхностью воды производят разбрызгивание водяных капель. Размеры последних, температура воздуха и путь пролета капли должны обеспечить превращение капель в ледяные гранулы, которые, попадая в воду, образуют на ее поверхности слой ледяной шуги. Разбрызгивание водяных капель осуществляют до формирования в воде слоя шуги толщиной, равной толщине моделируемого слоя. Перед разбрызгиванием в воде посредством естественного замерзания можно образовывать тонкий слой льда. Для разбрызгивания можно использовать воду со степенью солености 0,5...3%. 4 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) t (ц1) 4 F 25 С 3/04

МИЮ3г 6

« д 6

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1 ) 3682 184/40-13 .(22) 16.12.83 (31) 824363 (32) 17.12.82 (33) FI (46) 15.11.89. Бюл. У 42 (71) Вяртсиля Меритеоллисуус Ой (FI) (72) Сеппо Мякинен (FI) (53} 621.565(088.8) (56) Каштелян В.И. и др, Сопротивление льда движению судна. Л., Судостроение, 1978, с. 57-60. (54) rnocos 11oj1vwFHm J1FgaH010 слОя

ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СУДОВЫХ МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ (57) Изобретение относится к способам производства ледяного слоя, подходящего для модельных испытаний судна на водной поверхности. Цель изобретения — интенсификация процес са льдообразования, Для получения

Изобретение относится к способу производства ледяного слоя, подходяmего для модельных испытаний судна на водной поверхности.

Цель изобретения — интенсификация процесса льдообразования.

Способ предусматривает подготовку воды к образованию на ней слоя льда, подцержание отрицательных о температур воздуха не вьппе -5 С над поверхностью воды, разбрызгивание под ее поверхностью водяных капель, замораживание их и подачу в воду образованных гранул.

2 ледяного слоя предварительно понижают температуру воды до температуры, близкой к точке ее замерзания.

Температуру воздуха поддерживают не о выше минус 50 С. Над поверхностью воды производят разбрызгивание водяных капель. Размеры последних, температура воздуха и путь пролета капли должны обеспечить превращение капель в ледяные гранулы, которые, попадая в воду, образуют на ее поверхности слой ледяной шуги. Разбрызгивание водяных капель осуществляют до формирования в воде слоя шуги толщиной, р вной толщине моделируемого слоя. Перед разбрызгиванием в воде посредством естествен-,. ного замерзания можно образовывать тонкий слой льда. Для разбрызгивания можно использовать воду со степенью солености 0,5 — ЗЕ. 4 з.п. ф-лы.

При подготовке воды понижают ее температуру до температуры, близкой к. точке ее замерзания. Разбрызгивание водяных капель, производимое над водой, обеспечивает их превращение в ледяные гранулы (или снежные частицы), которые, попадая в воду, образуют на ее поверхности слой ледяной шуги. Разбрызгивание водяных капель осуществляют до формирования слоя шуги толщиной, равной толщине моделируемого слоя.

При разбрызгивании используют снеговые пушки или соответствующие

1523057 устройства, где распыляется смесь воды и сжатого воздуха и частично имеет место замерзание вследствие того что быстрое расширение сжатоР

5 го воздуха создает эффект понижения температуры. Если температура окружающей среды достаточно низка, осуществление охлаждения разбрызгиваемых водяных капель в воздухе возможно. посредством использования обыкновенной воды без сжатого воздуха. Путь пролета капли должен быть достаточно длинен для обеспечения достаточного времени замерзания водяных капель, прежде чем они достигнут поверхности воды. Минимальный путь пролета зависит от внешней температуры и размера капли. Длина пути пролета по меньшей мере 1 м, размер капли О,! — 1,0 мм, предпочтительно 0,2 — 0,4 мм.

Нарастание льда производится в нижнем направлении, что имеет место во время конечного отвердевания ледяной шуги. После получения моделированного слоя заданной толщины отвердевание ледяной шуги должно быть прекращено. Это может быть осуществлено например, посредством пеУ

30 ремешивания воды под слоем льда.

Конечное отвердевание ледяной шуги, производимое процессом разбрызгивания, достигается поддержанием достаточно низкой температуры окружающей среды, т.е. температуры воз35 духа надо льдом. Эта температура подцерживается на уровне -5 C ..или ниже в течение по меньшей мере 1 ч, предпочтительно в течение значитель40 но более долгого периода времени, например в течение 2 ч.

Для разбрызгивания может быть использована как пресная, так и соле1 ная вода. Наилучшие результаты обыч45 но достигаются в том случае, если вода, используемая в процессе производства льда, имеет небольшое процентное содержание соли, например

0 5 — ЗХ. Для достижения требуемых у Э ф

50 характеристик модельного льда к воде могут быть добавлены также другие ингредиенты. Подходящими добавками являются, например, карбамид, спирт или сахар. Температура окружающей среды может быть преимущественно 55 (-5) — (-15} С. Она может быть и ниже, но это не оказывает существенного воздействия на характеристики модельного льда, произведенного предлагаемым способом. Однако в диапазонах низких температур больше воды может быть заморожено, вследствие чего замораживающая способность форсунок возрастает, а время распыления сокращается.

В воде перед разбрызгиванием для ускорения процесса посредством ес" тественного замерзания может быть образован тонкий слой льда, толщиной 0,5 — 1,0 MN

Пример. Производят подготовку воды в резервуаре, для чего над ее поверхностью понижают температуру до †!8"С, вследствие чего температура воды понижается до температуры, близкой к точке ее замерзания, т.е. до -0,1 — 1 С (в зависимости от степени солености воды).

Поддерживают температуру воздуха

О

-!2 С. Образуют очень тонкий слой льда ро 2 мм на поверхности воды посредством естественного замораживания. Во время образования такого слоя температуру воздуха предпочтительно понижают, например; до -23 С.

Такое понижение осуществляют потому, что температура повышается на следующей стадии. Если начальная температура воздуха достаточно низкая, то не потребуется дальнейшее повышение температуры.

С воздуха над поверхностью воды разбрыэгивают водяные капли, траектория полета которых должна быть достаточно большой, например 1,5 м, так, чтобы водяные капли имели время для их замерзания. Ряд или несколько рядов разбрызгивающих сопл, протянутых над модельным испытательным бассейном, могут быть использованы для разбрызгивания. Ряды сопл перемещаются вперед и назад в продольном направлении бассейна, например, посредством устройств, перемещающихся продольно в бассейне. Такой вид устройства обычно необходим для модельных испытаний и поэтому обычно имеется в установке. Более быстрое формирование льда может быть достигнуто увеличением числа разбрызгивающих сопл. Также могут быть использованы разбрызгивающие трубы, в которых разбрызгивающие сопла поворачиваются вперед и назад или вращаются и которые расположены вдоль испытательного бассейна.

5 152

Разбрызгивание процолжается до тех пор, пока не появится на поверхности воды слой гранул, почти равный требуемой толщине изготавливаемого моделируемого льда. Такое разбрызгивание производят в течение 1 ч в лаборатории, когда разбрызгиватели движутся со скоростью 0,2 м!с и когда необходимо сформировать слой льда толщиной 25 мм.

После разбрызгивания в течение примерно 4 ч поддерживают воздух при температуре -20 С. В течение этого времени слой воды с гранулами льда начинает замерзать с его верхнего конца иэ-за низкой температуры атмосферы.

Во время процесса замерзания температура влияет на качество слоя льда. Чем ниже температура, тем выше прочность получаемого льда. Через

4 ч моделируемый лед готов для использования.

Однако когда слой гранул в воде замерзает, слей льда стремится увеличиваться вниз за счет естественного .замерзания воды. Такой лед имеет столбчатую структуру и îí разрушает требуемый эффект очистки моделируемого льда . Для предупреждения естественного роста слоя льда вниз повышают температуру атмосферы, Когда требуется слой льда толщиной 25 мм, температуру постепенно повь.шают от

-20 С до -5 С через б ч после начала процесса и через 4 ч после окончания процесса разбрызгивания. При температуре -5 0 естественный рост слоя льда почти полностью прекращается.

Другой способ прекращения естественного роста льда заключается в перемещении воды подо льдом, На "òîé стадии через 7 ч после начала процесса, когда весь слой гранул в воде замерзает, прочность моцелируемого льда может все еще оставаться высокой для достижения соответствующих эффектов очистки для данного испытания. Для снижения

:прочности ледяной слой можно отпускать, т.е. в течение соответствующего отрезка времени, например в течение 4 ч, поддерживают температуру

-5 С или выше. После такого отпуска проводят истинные испытания на мо дели.

3057 1 6

Данный способ обеспечивает интен-. сификацию процесса льдообраэования.

Кроме того, при разрушении модельный лед, полученный данным способом, образует более малые частицы льда по сравнению с большей частью мате1 риалов модельного льда. Предлагаемый модельный лед обладает также очень выгодными характеристиками.

Например, изгиб такого ледяного поля благодаря его большому коэффициенту упругости меньше изгиба ледяного поля, полученного средствами замораживания обычной соленой воды.

Формула изобретения

1. Способ получения ледяного слоя для проведения судовых t"oëåëüíûõ испытаний на водной поверхности, предусматривающий подготовку воды, поддержание отрицательных темперао тур воздуха не выше минус 5 С над поверхностью воды, разбрызгивание над ее поверхностью водяных капель, замораживание их и подачу в воду образовавшихся гранул, о т .л и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса льдообразования, при подготовке воды понижают ее температуру до температуры, блмзкой к точке ее замерзания, à разбрызгивание капель и введение в воду гранул осуществляют до формирования на поверхности воды слоя шуги толщиной, равной толщине моделируемого слоя, поддерживают отрицательную температуру в течение по меньшей мере 1 ч.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю m и и с я тем, что поддерживают отрицательную температуру в течениЕ

2 ч.

3. Способ пои. 1, о тл ича ю шийся тем, что после получения моделированного слоя заданной толщины воду под слоем льда перемешивают.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что в воде перед разбрызгиванием посредством естественного замерзания образуют тонкий слой льда.

5. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что для разбрызгивания используют соленую воду со степенью солености 0,5 — 3 .