Устройство для разрушения ледяного покрова

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 оконечности установлен турбулизатор пограничного слоя в виде выдвигающейся из корпуса торцевой шайбы. Изобретение позволяет повысить эффективность разрушения ледяного покрова посредством снижения затрат на возбуждение изгибно-гравитационных волн с амплитудой, достаточной для ледоразрушения. 2 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 установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде поясков с возможностью их выдвижения из корпуса 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 степени турбулентности пограничного слоя и соответствующее увеличение сопротивления воды движению судна, т.е. высоты ИГВ и их ледоразрушающей 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 выдвигающейся из носовой оконечности судна торцевой шайбы.

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 на поверхности корпуса судна, которое определяет величину волнового сопротивления, т.е. высоту возбуждаемых волн (см. [2] на с.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 сопротивлений, 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.), что одной из причин перехода ламинарного режима обтекания корпуса судна в турбулентный являются начальные ([3], стр.23) или искусственные ([3], стр.47) возмущения набегающего потока, которые не затухают и не возвращают его снова в ламинарный.

Изобретение осуществляется следующим образом. Под ледяным покровом начинают перемещать подводное судно с резонансной скоростью. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна повышают степень турбулентности его пограничного слоя. Для этого при помощи устройств, предварительно установленных в носовой оконечности судна, из его корпуса выдвигают торцевую шайбу (торообразное тело). Поскольку цилиндрическая форма поперечного сечения шайбы является плохообтекаемой [2, 3], то это приведет к добавочным, т.е. предварительным, возмущениям набегающего потока и станет дополнительным источником для перехода ламинарного режима в турбулентный [3]. Для повышения степени турбулентности увеличивают выдвиг (расстояние от носовой оконечности до шайбы) торцевой шайбы, т.к. это будет способствовать увеличению интенсивности предначального движения, т.к. для развития любого динамического процесса для его выхода на установившийся режим требуется определенное время, которое в данном случае зависит от выдвига ([3], стр.23). Это приведет к снижению нижнего числа Рейнольдса Re посредством искусственных возмущений ([3], стр.47). Увеличение степени турбулентности (пульсации скоростей) вызовет увеличение сопротивления воды движению судна и соответствующее увеличение высоты ИГВ при их неизменной длине, т.е. кривизны профиля ИГВ и их ледоразрушающей способности.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид устройства сбоку; на фиг.2 - вид устройства спереди.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью ν_p. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то при помощи устройства 4 выдвигают торцевую шайбу 5. При этом величина ее выдвига L будет влиять на увеличение высоты ИГВ 6. Если высота ИГВ 6 окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 1, то величину выдвига L увеличивают, а движение судна 2 возобновляют.

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 выдвигающейся из носовой оконечности корпуса судна торцевой шайбы.