Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. Технический результат достигается за счет увеличения высоты изгибно-гравитационных волн. Для этого во время движения подводного судна дополнительно осуществляют отсос забортной воды внутрь судна. Воду выбрасывают за пределы подводного судна с помощью насоса. Насос расположен внутри судна в водопроточном канале. Водозаборная часть канала располагается в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны. Выход канала направлен вертикально вверх и расположен в верхней кормовой части судна в месте расположения вершины изгибно-гравитационной волны. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ) определенной высоты, возбуждаемыми подводным судом (В.М.Козин, А.В. Онищук. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. -ПМТФ, Новосибирск, ВО "Наука", 1994, N2, с. 78-81) [1].

Известный способ осуществляется следующим образом. Судно всплывает на безопасную глубину и движется подо льдом с резонансной скоростью υ_p т.е. со скоростью, при которой высота возбуждаемых ИГВ максимальна.

Недостатком способа является ограниченность высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности, которая при резонансной скорости судна определяется заглублением и водоизмещением последнего [1].

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности разрушения ледяного покрова.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в увеличении высоты ИГВ при не меняющейся резонансной скорости и величины заглубления судна.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Отличительные: во время движения судна дополнительно осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с последующим ее выбросом за его пределы с помощью насоса, расположенного в водопроточном канале: водозаборная часть канала расположена в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы ИГВ, а выход канала направлен вертикально вверх и расположен в верхней кормовой части судна в месте расположения вершины ИГВ.

Отсос забортной воды увеличивает скорость обтекания корпуса, что в свою очередь в соответствии с законом Бернулли (p+ρυ²/2 = const, где P - давление в жидкости, ρ - - плотность воды, υ - - скорость жидкости) приведет к уменьшению давления в области формирования подошвы ИГВ. Понижение давления под ледяным покровом в месте расположения подошвы ИГВ увеличит прогиб льда, т.е. высоту ИГВ.

Выброс воды вертикально вверх в кормовой части судна в месте расположения вершины ИГВ увеличивает давление в этой области за счет появления подо льдом скоростного напора ρυ²/2 с вектором скорости , направленным перпендикулярно нижней поверхности ледяного покрова. Повышение давления в месте расположения вершины ИГВ увеличивает высоту волны.

Способ осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью [1]. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то включают насос, расположенный внутри судна в водопроточном канале. Водозаборную часть канала выполняют в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы ИГВ. Выход канала выполняют направленным вертикально вверх и располагают в верхней кормовой части судна в области формирования вершины ИГВ. Расположение водозаборной части канала под подошвой ИГВ увеличит скорость обтекания корпуса судна в этом месте и приведет к падению давления, что в свою очередь увеличит прогиб льда. Расположение выхода канала, направленного вертикально вверх, в области формирования вершины ИГВ увеличит давление в этом районе за счет появления подо льдом скоростного напора, что увеличит высоту ИГВ. В результате амплитуда ИГВ возрастет при неизменной ее длине, что вызовет рост изгибных напряжений и соответствующее увеличение ледоразрушающей способности судна.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема реализации предлагаемого решения.

Под ледяным покровом 1 начинает движение подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_p. Если высота возбуждаемых ИГВ h₁ окажется недостаточной для разрушения льда, то включают насос 3, расположенный внутри судна в водопроточном канале 4. Отсос забортной воды внутрь судна увеличит скорость обтекания верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы ИГВ, что вызовет увеличение прогиба льда в этой области.

Выброс воды за пределы корпуса судна осуществляют в верхней кормовой части судна через канал 5, направленный вертикально вверх и расположенный в месте формирования вершины ИГВ. Появление подо льдом скоростного напора, скорость которого направлена перпендикулярно нижней поверхности ледяного покрова, повысит давление в этой области и увеличит высоту гребня ИГВ. В результате отсоса забортной воды в носовой и выброса воды в кормовой частях судна высота ИГВ возрастет от h₁ до h² при неизменной ее длине, что повысит ледоразрушающую способность судна.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном, заключающийся в возбуждении изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью, отличающийся тем, что во время движения судна дополнительно осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с последующим ее выбросом за пределы с помощью насоса, расположенного внутри судна в водопроточном канале, при этом водозаборная часть канала располагается в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы изгибно-гравитационной волны, а выход канала направлен вертикально вверх и расположен в верхней кормовой части судна в месте расположения вершины изгибно-гравитационной волны.

РИСУНКИ

Рисунок 1