Устройство для разрушения ледяного покрова

Изобретение относится к судоходству в ледовых условиях. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, которое представляет собой подводное судно, движущееся подо льдом и возбуждающее резонансные изгибно-гравитационные волны. В носовой оконечности судна в вертикальной плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему поперечному периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна, в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении. Насосы способны откачивать воду периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода. При работе насосов в таком режиме давление в носовой оконечности подводного судна периодически будет возрастать, что будет периодически увеличивать суммарную высоту возбуждаемых изгибно-гравитационных волн. Технический результат заключается в увеличении толщины разрушаемого ледяного покрова. 2 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным методом, т.е. путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн (ИГВ) при всплытии в сплошном льду.

Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, движущееся и возбуждающее резонансные ИГВ. В носовой оконечности судна в вертикальной плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему поперечному периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна, в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении (1. RU 2277492 С1).

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, представляющее собой подводное судно, движущееся подо льдом и возбуждающее резонансные ИГВ, в носовой оконечности судна в вертикальной плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему поперечному периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна, в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении.

Отличительные: насосы способны откачивать воду периодически с частотой резонансных ИГВ в течение времени, равном половине их периода.

Известно (2. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. - Л.: Судостроение, 1988, 288 с), что с ростом гидродинамического давления в носовой оконечности судна увеличивается его волновое сопротивление, что приводит к увеличению высоты возбуждаемых волн, в том числе и ИГВ. В свою очередь, это приводит к увеличению кривизны профиля ИГВ и соответствующему росту изгибных напряжений в ледяном покрове, т.е. увеличению ледоразрушающей способности ИГВ. Повысить давление в носовой оконечности можно с помощью устройства, позволяющего при его работе создать в носовой оконечности судна своеобразную гидродинамическую завесу, т.е. сформировать поток жидкости, направление скоростей в котором будет ориентировано поперек направлению скоростей набегающего потока, т.е. направлению движения судна. А это, как известно (3. Л.Г. Лойцянский. Механика жидкости и газа. М.: Наука. - 1978. - 736 с), неизбежно приведет к искривлению линий тока набегающего потока. В свою очередь, отклонение частиц реальной жидкости от своего первоначального направления движения сопровождается изменением давления в потоке жидкости (если при отклонении частиц их скорость падает, то давление в соответствии с законом Бернулли растет и наоборот). Таким образом, сформировав в носовой оконечности судна, где всегда возникает область повышенного давления (см. [2]), гидродинамическую завесу (своеобразную гидродинамическую "стену"), можно дополнительно повысить давление в этом месте судна.

Так же известно (4. Козин В.М., Скрипачев В.В. Колебания ледяного покрова под действием периодически изменяющейся нагрузки / ПМТФ. Новосибирск: издательство СО РАН. 1992. №5), что периодическое приложение к ледяному покрову поперечной нагрузки с частотой резонансных ИГВ приводит к возникновению в ледяном покрове деформаций и напряжений, превосходящих по сравнению с ее стационарным приложением.

Устройство поясняется графически, где: на фиг.1 показан боковой вид устройства; на фиг.2 - его сечение по А-А (по плоскости установки насосов).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом 1 начинают перемещать подводное судно 2 с резонансной скоростью υ_р. Если высота возбуждаемых при этом ИГВ 3 окажется недостаточной для разрушения льда, то во время движения судна включают насосы 4, предварительно установленные на судне по вышеописанной схеме (см. фиг.1, 2). Насосы 4 начинают откачивать воду из пространства 5, находящегося между легким 6 и прочным 7 корпусами судна 2, по радиальным направлениям 8 (см. фиг.2). В результате в носовой оконечности судна 2 сформируется гидродинамическая завеса или стена 9 (см. фиг.1, 2), что приведет к возникновению области повышенного давления 10 (см. фиг.1). Благодаря этому высота возбуждаемых ИГВ, а значит, и изгибные напряжения во льду увеличатся. Если и это не вызовет разрушения льда, то насосы начинают откачивать воду периодически с удвоенной частотой резонансных ИГВ в течение времени, равном половине их периода. В результате периодически изменяющееся в носовой оконечности давление приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительной системы резонансных ИГВ. Их наложение на основную систему резонансных ИГВ 3, возбуждаемых при поступательном движении судна, обеспечит увеличение их высоты до ИГВ 11, что позволит достичь заявленный технический результат.

Устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, движущееся подо льдом и возбуждающее резонансные изгибно-гравитационные волны, в носовой оконечности судна в вертикальной плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости судна, по всему поперечному периметру его корпуса установлены насосы, способные откачивать за борт воду, находящуюся в пространстве между легким и прочным корпусами судна, в радиальном по отношению к оси симметрии прочного корпуса судна направлении, отличающееся тем, что насосы способны откачивать воду периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн в течение времени, равного половине их периода.