Устройство для разрушения ледяного покрова

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2774204:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Приамурский государственный университет имени Шолом-Алейхема" (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Хабаровский федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук" (RU)

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова резонансным методом, которое состоит из подводного судна, на верхней поверхности которого в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном резонансных изгибно-гравитационных волн установлено сопло Лаваля. Технический результат заключается в увеличении ледоразрушающей способности подводного судна. 1 ил.

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом (1. В.М. Козин. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Изобретения и эксперименты. М.: Академия Естествознания. 2007. 355 с. ISBN 978-5-91327-017-7, см. с. 5-9).

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Земляк В.Л. Всплытие подводных судов в ледовых условиях. Комсомольск-на-Амуре: ИМиМ ДВО РАН. 2012. - 195 с. ISBN 978-5-7442-1551-7), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при его движении с резонансной скоростью, т.е. со скоростью, при которой их высота максимальна.

Недостатком устройства является ограниченность его ледоразрушающей способности.

Задачей изобретения является увеличение высоты возбуждаемых судном ИГВ.

Технический результат 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: на верхней поверхности корпуса судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном ИГВ установлено сопло Лаваля.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л., Судостроение. 1988. - 287 с.), что увеличение скорости обтекания водой какого-либо участка смоченной поверхности судна в соответствии с законом Бернулли приводит к понижению давления в этом месте. Одним из способов увеличения скорости движения жидкости может быть использование сопла Лаваля (4. https://principraboty.ru/soplo-lavalya-princip-raboty/#h2-2. Дата обращения 11.06.2021).

В работе [1] показано, что зарождение системы ИГВ происходит непосредственно над его источником (подводным судном). Поэтому вносимые в поток возмущения в области генерации ИГВ окажут прямое воздействие на процесс их развития. Поскольку первая впадина прогрессивных ИГВ формируется над корпусом судна [1] (в носовой оконечности) в определенном месте, то появляется возможность воздействовать на реакцию упругого основания (воды) от деформирования ледяного покрова в пределах длины судна. Очевидно, что это воздействие должно быть направлено на уменьшение силы поддержания воды (Архимедовых сил) в районе впадины ИГВ, т.к. понижение давления в этом месте вызовет увеличение ее глубины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь, это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой оконечности судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают сопло Лаваля, ось симметрии которого должна совпадать с продольной осью симметрии корпуса судна, а его входное отверстие (большего диаметра) должно быть ориентировано навстречу набегающему потоку.

При движении судна с резонансной скоростью возникнут резонансные ИГВ, первая впадина которых окажется над участком судовой поверхности с установленным соплом. Благодаря его принципу работы в этом месте скорость воды при ее выходе из сопла возрастет, что приведет к понижению давления и, соответственно, увеличению глубины впадины ИГВ, т.е. их высоты. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове и эффективность разрушения льда, что позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется чертежом.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают сопло Лаваля 3. При движении судна с резонансной скоростью V_p первая впадина ИГВ 5 окажется над участком с установленным соплом 3. В этом месте возникнет область с пониженным давлением 6, что увеличит высоту ИГВ 5 до высоты ИГВ 4.

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, отличающееся тем, что на верхней поверхности корпуса судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн установлено сопло Лаваля.

Изобретение относится к области средств освоения мирового океана и проведения подводно-технических работ, в частности к автономным необитаемым подводным аппаратам (АНПА), используемым для передачи информации о состоянии подводной лодки в случае ее аварии. В состав АНПА включены работающие по командам модули аппаратуры, приборов и программно-аппаратного комплекса поиска «чистой воды» и анализа массива льда, быстросъемный модуль гидрофона и аппаратуры звукоподводной связи, соединенный с корпусом АНПА разъемами поворотного типа, телескопическая выдвижная полая антенна-бур, выполненная по аналогии шлямбурных буров со «стружкосбрасывателем» и регулируемой скоростью вращения режущей части, выдвижные опоры стабилизации АНПА в вертикальном положении и позиционирования на месте при работе антенны-бура, дифферентовочная система, устройство противозакручивания.

Способ разрушения ледяного покрова // 2769019

Изобретение относится к области судоходства в ледовых условиях, в частности к судам на воздушной подушке, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Предложен способ разрушения ледяного покрова, который заключается в возбуждении во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при движении судна на воздушной подушке вблизи берега вдоль его береговой линии с резонансной скоростью и использовании напряженно-деформированного состояния ледяного покрова, возникающего по береговой линии во время морского прилива.

Способ движения судна во льдах // 2768413

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при проектировании, изготовлении и эксплуатации судов, предназначенных для движения в ледовых условиях. Предложен способ движения судна во льдах, включающий создание упора при помощи движителя судна и воздействие его корпуса на массив льда с дополнительным созданием разрежения в воде, причем разрежение создается путем образования водяной струи перед судном под поверхностью льда, направленной по курсу движения судна, движителем судна или его средством активного управления, а также путем размытия водяной струей нижних слоев льда по курсу движения судна.

Носовая оконечность арктического судна с бульбом // 2758657

Изобретение относится к области судостроения арктических судов с носовой оконечностью, имеющей бульб, и направлено на повышение их ледопроходимости. Предложена форма носовой оконечности с бульбом, имеющим в диаметральной плоскости в своей верхней части ребро с уклоном вперед и пересекающее плоскость ватерлинии, при этом ледовые ватерлинии бульба в районе сопряжения с носовой оконечностью выполнены с сужением, обеспечивающим уменьшение сопротивления льда, углы наклона бортов носовой оконечности к ледовым ватерлиниям за этим сужением составляют не более 80°.

Способ разрушения ледяного покрова // 2757610

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при их всплытии в сплошном льду. Предложенный способ разрушения ледяного покрова подводным судном заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2757138

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, которое представляет собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью и возбуждать резонансные изгибно-гравитационные волны.

Способ разрушения ледяного покрова // 2756388

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом при их всплытии в сплошном льду. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, который заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Способ разрушения ледяного покрова // 2756134

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Предложен способ разрушения ледяного покрова подводным судном, который заключается в возбуждении во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна подо льдом с резонансной скоростью.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2755563

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, которое представляет собой подводное судно, способное двигаться подо льдом с резонансной скоростью.

Устройство для разрушения ледяного покрова // 2755423

Способ разрушения ледяного покрова // 2775045

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях, в частности к подводным судам, плавающим в условиях сплошного ледяного покрова и разрушающим его резонансным методом. При его реализации в процессе движения судна осуществляют отсос забортной воды внутрь судна с помощью водопроточного канала. Его водозаборная часть располагается в верхней части судовой обшивки в месте расположения подошвы возбуждаемых изгибно-гравитационной волн, а выход канала - в кормовой части судна. Отсос забортной воды внутрь судна осуществляют за счет сил засасывания, возникающих в кормовой части судна от работы гребного винта. Водопроточный канал перекрывают и открывают периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн на время, равное половине их периода. Возбуждаемые при этом дополнительные резонансные изгибно-гравитационные волны позволяют повысить эффективность разрушения ледяного покрова. 1 ил.