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 установлены турбулизаторы пограничного слоя в виде устройств, подающих в пограничный слой механические мелкодисперсные примеси с нулевой плавучестью. 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 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 возбуждения 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 устройств, подающих в пограничный слой носовой оконечности судна механические мелкодисперсные примеси с нулевой плавучестью.

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 засоренность воды (см. [3] стр.23), т.е. наличие в ней механических примесей.

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 при помощи устройств начинают подавать в пограничный слой носовой оконечности судна механические мелкодисперсные примеси с нулевой плавучестью, например опилки из лиственницы (плотность древесины лиственницы близка к плотности воды). Нулевая плавучесть примесей обеспечит длительность их пребывания в пограничном слое судна по всей его длине, т.к. при нулевой плавучести примеси не будут тонуть или всплывать, т.е., перемешиваясь с забортной водой, они будут находиться в составе пограничного слоя. Это приведет к снижению нижнего числа рейнольдса Re (см. [3] на стр.47), т.е. обеспечит обтекание всего корпуса судна турбулентным потоком и соответственно увеличит сопротивление воды и амплитуду ИГВ. В результате изгибные напряжения в ледяном покрове возрастут, т.е. повысится ледоразрушающая способность ИГВ. Для повышения степени турбулентности увеличивают расход подачи примесей.

Изобретение поясняется чертежом.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_p. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения при помощи устройства, состоящего из нагнетающего элемента 4 посредством трубопровода 5 через отверстие 6 в корпусе судна 2 в пограничный слой носовой оконечности судна подают механические примеси, что приведет к турбулизации потока и возрастанию высоты ИГВ 3 до высоты ИГВ 7, что позволит достичь заявленный технический результат.

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 устройств, подающих в пограничный слой носовой оконечности судна механические мелкодисперсные примеси с нулевой плавучестью.