Устройство для разрушения ледяного покрова
Владельцы патента RU 2612065:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Амурский гуманитарно-педагогический государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АмГПГУ") (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (ФГБОУ ВПО "ПГУ им. Шолом-Алейхема") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук" (ФГБУН "ИМиМ ДВО РАН") (RU)
Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, при этом в носовой оконечности судна в кольцевом канале между прочным и легким корпусами судна установлены две гофрированные кольцевые пластины, способные вращаться вокруг продольной оси судна в противоположных направлениях. Технический результат заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова. 1 з.п. ф-лы, 3 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. Изобретения и эксперименты. М.: Изд-во «Академия Естествознания», 2007. - 355 с., ISBN 978-5-91327-017-7).
Известно техническое решение (2. RU 2241634 С1, 10.12.2004. Бюл. №34), в котором предлагается увеличить толщину разрушаемого льда за счет повышения степени турбулентности пограничного слоя посредством увеличения вязкости воды при ее охлаждении.
Недостатком устройства является недостаточное увеличение амплитуды возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ), т.е. толщины разрушаемого льда.
Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых движущимся судном.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова.
Существенные признаки, характеризующие изобретение.
Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью.
Отличительные: в носовой оконечности судна в выполненном между прочным и легким корпусами судна и ориентированном перпендикулярно его продольной оси кольцевом канале установлены две гофрированные кольцевые пластины, способные вращаться вокруг продольной оси судна в противоположных направлениях, при этом канал снабжен заслонкой, способной закрывать его сверху.
Известно (3. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. - М.: Дрофа. 2003. - 842 с.), что причиной перехода ламинарного режима в турбулентный являются возмущения, поступающие в пограничный слой, а также появление поперечных к направлению движения тела составляющих скорости потока, появляющихся из-за возникновения в пограничном слое поперечного градиента давлений. Таким образом, если в пограничном слое с помощью предложенного устройства создать условия для возникновения в нем поперечных к направлению движения судна, т.е. перпендикулярных к линиям тока внешнего невязкого потока, больших скоростей, то это приведет к повышению степени турбулентности пограничного слоя.
Также известно (4. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, с. 288), 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. увеличение сопротивления формы увеличивает высоту возбуждаемых волн (см. [4], с. 116). Этому также способствует наличие на поверхности судна ниши (см. [4], с. 86), которой в предложенном устройстве является выполненный в носовой оконечности и открытый сверху канал.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Устройство для разрушения ледяного покрова состоит из подводного судна, в носовой оконечности которого между прочным и легким корпусами приготовлен кольцевой канал. Для уменьшения его сопротивления движению судна в обычном режиме (без разрушения льда) канал закрыт сверху. В канале, боковые стенки которого ориентированы перпендикулярно продольной оси судна, установлены две вращающиеся в противоположных направлениях (это исключит возникновение кренящего момента, ухудшающего поперечную остойчивость судна) гофрированные, т.е. изогнутые, например, по синусоидальному закону кольцевые пластины. Такая форма пластин при их вращении в противоположных направлениях будет обеспечивать периодическое сближение и удаление друг от друга их вертикальных стенок. При сближении стенок давление между ними будет повышаться (вода будет вытесняться из этой области), а при удалении - понижаться (вода будет всасываться). В результате в пограничном слое будут периодически возникать области повышенного и пониженного давлений, что неизбежно приведет к появлению поперечных к основному (внешнему) потоку составляющих скоростей. Это повысит степень турбулентности пограничного слоя. Волновое сопротивление, а значит, и амплитуда ИГВ возрастут, что увеличит толщину разрушаемого льда, т.е. получить заявленный технический результат.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан боковой вид устройства; на фиг. 2. - вырыв I на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.
Устройство для разрушения ледяного покрова 1 состоит из подводного судна 2, в носовой оконечности которого между прочным 3 и легким 4 корпусами (фиг. 3) приготовлен кольцевой канал 5 (фиг. 1, 2), снабженный заслонкой 6 ( открытое положение; 
закрытое положение). Боковые стенки 7 канала 5 ориентированы перпендикулярно продольной оси 8 судна 2 (фиг. 2). В канале установлены две гофрированные кольцевые пластины 9 (фиг. 2), при вращении которых в пограничном слое 10 (фиг. 1, 2) создаются области максимальных повышенного 11 и пониженного 12 давлений (фиг. 2, 3). Если амплитуда ИГВ 13, возбуждаемых от движения судна с резонансной скоростью Up, окажется недостаточной для разрушения льда 1, то заслонку 6 открывают (положение ) и пластины 9 начинают вращаться. В результате в пограничном слое 10 возникнут поперечные скорости 14 (фиг. 3), что увеличит степень турбулентности пограничного слоя 10 и приведет к росту амплитуды от ИГВ 13 до ИГВ 15 (фиг. 1).
1. Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, отличающееся тем, что в носовой оконечности судна в выполненном между прочным и легким корпусами судна и ориентированном перпендикулярно его продольной оси кольцевом канале установлены две гофрированные кольцевые пластины, способные вращаться вокруг продольной оси судна в противоположных направлениях.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что канал снабжен заслонкой, способной закрывать его сверху.
