Устройство для разрушения ледяного покрова

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Предложено устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью. На верхней поверхности судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн установлена резиновая оболочка, под которой расположены электромагнитные манометры. Оболочка покрыта экраном, способным периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн закрывать и обнажать ее на время, равное половине периода этих волн. Достигается повышение эффективности разрушения ледяного покрова. 1 ил.

 

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

Известно устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью. На верхней поверхности корпуса судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн (ИГВ) установлена резиновая оболочка, под которой расположены электромагнитные манометры. Это позволяет увеличить амплитуду возбуждаемых ИГВ, т.е. повысить их ледоразрушающую способность (2. RU 2248911 С1, принятый за прототип).

Недостатком устройства является недостаточная амплитуда возбуждаемых им ИГВ, т.е. его ледоразрушающая способность.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, увеличивающего амплитуду ИГВ, возбуждаемых при перемещении подводного судна.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении толщины разрушаемого льда.

Существенные признаки, характеризующие изобретение

Ограничительные: устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью, при этом на верхней поверхности судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном ИГВ установлена резиновая оболочка, под которой расположены электромагнитные манометры.

Отличительные: оболочка покрыта экраном, способным периодически с частотой резонансных ИГВ закрывать и обнажать ее на время, равное половине периода этих волн.

Известно (3. Д.Е. Хейсин. Динамика ледяного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - 218 с.), что периодическое приложение нагрузки к ледяному покрову с частотой резонансных ИГВ значительно увеличивает его деформации по сравнению с такой же по интенсивности нагрузкой, но приложенной стационарно. Объясняется это тем, что при таких воздействиях возникают резонансные ИГВ. Таким образом, если под ледяным покровом периодически создавать область пониженного давления с частотой резонансных ИГВ, то это приведет к возбуждению в ледяном покрове дополнительных к основным (от поступательного движения судна) резонансных ИГВ. Для их благоприятной интерференции, т.е. достижения максимального периодического возрастания высоты суммарных ИГВ, необходимо, чтобы время воздействия сил, возбуждающих дополнительные ИГВ, равнялось половине периода Τ основных резонансных ИГВ, величину которого можно определить по зависимости [3]:

где: D - цилиндрическая жесткость ледяной пластины; ρ_л - плотность льда; h - толщина ледяного покрова; g - ускорение силы тяжести.

В этом случае при перемещении льда вниз от возникших дополнительных ИГВ возбуждающие их силы также будут направлены вниз, а при перемещении льда вверх эти силы будут исчезать. Таким образом, длительность воздействия области пониженного давления на нижнюю поверхность льда в области подошвы ИГВ будет равна полупериоду резонансных ИГВ, т.е. способствовать максимальному периодическому возрастанию высоты суммарных ИГВ. В результате возникнет наиболее эффективная своеобразная дополнительная к основным ИГВ раскачка ледяного покрова.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ установлена резиновая оболочка, под которой расположены электромагнитные манометры. Если это не приведет к разрушению льда, то используется предварительно установленный на судно покрывающий оболочку экран, выполненный с возможностью периодически с частотой резонансных ИГВ закрывать и обнажать ее (например, по принципу «шкаф-купе») на время, равное половине периода этих волн. Это приведет к возбуждению дополнительных резонансных ИГВ, накладывающихся на основные ИГВ. В результате интерференции этих волн их суммарная амплитуда, соответственно, и изгибные напряжения будут периодически возрастать, что повысит эффективность разрушения ледяного покрова, т.е. позволит достичь заявленный технический результат.

Изобретение поясняется графически.

В носовой оконечности 1 судна 2 установлена резиновая оболочка 3, под которой расположены электромагнитные манометры 4. При движении судна со скоростью V_p первая впадина ИГВ 5 окажется над устройством. Если это не приведет к разрушению льда, то используется экран 7. В результате амплитуда ИГВ 5 будет периодически возрастать до ИГВ 6.

Устройство для разрушения ледяного покрова, представляющее собой подводное судно, способное перемещаться подо льдом с резонансной скоростью, при этом на верхней поверхности судна в его носовой оконечности под первой впадиной возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн установлена резиновая оболочка, под которой расположены электромагнитные манометры, отличающееся тем, что оболочка покрыта экраном, способным периодически с частотой резонансных изгибно-гравитационных волн закрывать и обнажать ее на время, равное половине периода этих волн.