Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2353541:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (RU)
Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Устройство для разрушения ледяного покрова представляет собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны. На поверхности корпуса судна в его носовой части установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде вибраторов для регулирования и повышения степени турбулентности пограничного слоя. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова посредством снижения затрат на возбуждение изгибно-гравитационных волн с амплитудой, достаточной для ледоразрушения. 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.
Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ), при этом на поверхности корпуса судна, в его носовой части, установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде поясков с возможностью их выдвижения из корпуса судна для регулирования его степени турбулентности (1. RU 2236979 С1 от 27.09.2004, Бюл. №27).
Известное устройство работает следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого на его верхней поверхности выдвигают предварительно установленные турбулизаторы, выполненные в виде выдвигаемых поясков. В обычном режиме движения судна пояски утоплены в корпус и не оказывают воздействия на пограничный слой судна. При необходимости всплытия судна из-под сплошного льда пояски выдвигают на определенную величину, что вызовет увеличение турбулентности пограничного слоя и соответствующее увеличение сопротивления воды движению судна, т.е. высоты ИГВ и их ледоразрущающей способности.
Недостатком устройства является его конструктивная сложность.
Задачей изобретения является упрощение конструкции турбулизаторов.
Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова за счет снижения затрат на возбуждение ИГВ с амплитудой, достаточной для разрушения льда.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом на поверхности корпуса судна для регулирования степени турбулентности пограничного слоя установлены турбулизаторы.
Отличительные: турбулизаторы выполнены в виде вибраторов, прикрепленных к наружному корпусу судна в его носовой оконечности.
Известно (2. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988. - 288 с), что с ростом степени турбулентности пограничного слоя судна увеличивается вязкостное сопротивление, в частности сопротивление формы. В свою очередь, сопротивление формы влияет на распределение давления воды по поверхности корпуса судна, которое определяет величину волнового сопротивления, т.е. высоту возбуждаемых волн (см. [2] на стр.116). Таким образом, если на поверхности судового корпуса установить турбулизаторы, которые будут увеличивать возмущения, поступающие в пограничный слой, то это приведет к возрастанию как полного, так и волнового сопротивления, т.е. к росту амплитуды возбуждаемых волн.
Также известно (3. Павленко Г.Е. Сопротивление воды движению судов.- М.: Изд-во Морской транспорт. - 1956. - 507 с, стр 23), что одной из причин перехода ламинарного режима обтекания корпуса судна в турбулентный являются его механические сотрясения, т.е. вибрации корпуса.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого приводят в действие предварительно прикрепленные в носовой оконечности судна к его наружному корпусу (под легким, т.е. легко деформируемым корпусом) турбулизаторы, выполненные в виде вибраторов. Расположение турбулизаторов в носовой оконечности обеспечит отекание всей поверхности корпуса турбулентным потоком. При необходимости для повышения степени турбулентности увеличивают амплитуду и частоту колебаний вибраторов, что вызовет увеличение сопротивления воды движению судна и высоты ИГВ, т.е. их ледоразрушающей способности.
Изобретение поясняется чертежом.
Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υр. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то приводят в действие вибраторы 4, при этом высота ИГВ 3 возрастет до высоты ИГВ 5, а степень этого возрастания будет зависеть от амплитуды и частоты колебаний вибраторов 4.
Устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны, при этом на поверхности корпуса судна для регулирования степени турбулентности пограничного слоя установлены турбулизаторы, отличающееся тем, что турбулизаторы выполнены в виде вибраторов, прикрепленных к наружному корпусу судна в его носовой части.
