Способ разрушения ледяного покрова

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения ледяного покрова подводным судном. Технический результат достигается за счет разворота судна на 180^o и продолжения его дальнейшего движения кормой вперед с резонансной скоростью с созданием под ледяным покровом гидравлического удара посредством торможения судна. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом (1. Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. - Владивосток, ИАПУ ДВО РАН, 1993 г., 44 с.).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна / ПМТФ, Новосибирск: Наука, 1994, N 2, с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью v_p, т. е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждения изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

Недостатком метода является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т.е. его ледоразрушающей способности, при движении судна со скоростью v_p.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ, возбуждаемых при поступательном движении подводного судна.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных ИГВ от его поступательного движения.

Отличительные: судно разворачивают кормой вперед (на 180^o по курсу) и сохраняют его дальнейшее движение с резонансной скоростью с последующим созданием под ледяным покровом гидравлического удара посредством торможения подводного судна.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. - 1988. - 288 с.), что оптимальная форма обтекаемого тела определяется направлением набегающего потока. Это означает, что при развороте тела на 180^o обтекаемость его формы ухудшается. Так же известно [3], что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя, возникающего вследствие несовершенства формы тела, образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости. Скорость в этом потоке в районе кормовой оконечности тела примерно равна скорости тела. Если тело, т.е. подводное судно, резко затормозить, то попутный поток, продолжая свое поступательное движение по инерции, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному уменьшению скорости попутного потока и, как известно из курса гидравлики (см. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидропроводы. М. : Машиностроение. - 1982. - 424 с.), - к гидроудару, т.е. резкому повышению давления в районе кормы судна. Очевидно, что мощность гидроудара будет зависеть от ширины струи и скорости воды в попутном потоке. Поэтому торможение судна с плохообтекаемой формой (при движении кормой вперед) создаст больший гидроудар, чем при обычном движении носом вперед. Кроме того, гребной винт при своей работе отбрасывает воду назад, т.е. в противоположном к попутному потоку направлении. Если его расположить впереди судна, развернув судно на 180^o, то его противодействие попутному потоку, возникающему сразу за судном, уменьшится и скорость воды в попутном потоке возрастет. Таким образом, торможение судна, движущегося кормой вперед, приведет к большему возрастанию давления за судном, чем при движении вперед носом. Наложение этого давления на давление на нижнюю поверхность ледяного покрова от волновых колебаний воды приведет к увеличению деформаций льда, т.е. амплитуды ИГВ. В результате ледоразрушающая способность судна возрастет.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_p, для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно разворачивают на 180^o и продолжают его движение кормой вперед с резонансной скоростью. Если и этого оказывается недостаточным для разрушения льда, то судно при помощи гребных винтов резко останавливают. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления за судном. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность ледяного покрова, что вызовет увеличение деформаций льда, т. е. амплитуда ИГВ, а следовательно, и их ледоразрушающая способность возрастут.

Изобретение поясняется чертежом, показывающим схему его реализации.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении Н начинает движение подводное судно 2 со скоростью v_p, которое возбуждает систему резонансных ИГВ-3.

Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то судно 2 разворачивают на 180^o и продолжают его движение кормой вперед с резонансной скоростью v_p. При этом за судном образуется попутный поток 5, а вследствие ухудшения обтекаемости корпуса в ледяном покрове возникнут резонансные ИГВ 6. Если амплитуда ИГВ 6 также окажется недостаточной для разрушения льда 1, то судно 2 при помощи гребного винта 7 останавливают. Попутный поток 5, затормозившись от удара с остановившимся судном 4, вызовет появление области повышенного давления 8 и соответствующей волны вспучивания 9. Наложение этой волны 9 на ИГВ 6 приведет к увеличению суммарных деформаций льда, т.е. к увеличению амплитуды волн за судном, профиль которой будет представлен кривой 10. Рост суммарной амплитуды ИГВ 10 приведет к увеличению эффективности разрушения ледяного покрова 1.

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн от его поступательного движения, отличающийся тем, что судно разворачивают кормой вперед на 180^o и сохраняют его дальнейшее движение с резонансной скоростью с последующим созданием под ледяным покровом гидравлического удара посредством торможения подводного судна.

РИСУНКИ

Рисунок 1