способ разрушения ледяного покрова

Формула изобретения

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду изгибно-гравитационных волн при движении судна с резонансной скоростью, отличающийся тем, что упомянутую скорость достигают посредством перекладывания горизонтальных рулей судна на углы атаки, соответствующие максимальной амплитуде изгибно-гравитационных волн.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансным методом ( Козин В.М. Резонансный метод разрушения ледяного покрова. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук в форме научного доклада. -Владивосток, ИАПУ, 1993 г., 44 с.) [1].

Известно техническое решение (Козин В.М. и др. Способ разрушения ледяного покрова. Патент РФ N2056320 от 20.03.96 г.) [2], в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн V_р, соответствующих максимальной амплитуде указанных волн, которую определяют и поддерживают по максимуму гидростатического давления воды в носовой оконечности судна.

Недостатком метода является необходимость в дополнительном оборудовании, т.к. для определения V_р требуется установка в носовой оконечности судна датчика гидростатического давления воды.

Сущность изобретения заключается в разработке способа определения V_р при разрушении льда подводным судном резонансным методом.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности разрушения льда подводным судном резонансным способом.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду ИГВ при его движении с резонансной скоростью, определяемой в процессе перемещения последнего.

Отличительные: резонансную скорость достигают посредством перекладывания горизонтальных рулей на углы атаки, соответствующие максимальной амплитуде ИГВ.

Известно (см. Войткунский Я. И. Сопротивление судов. Л.: Судостроение, 1998, с. 288) [3], что при выходе водоизмещающего судна на мелководье относительная скорость обтекания днища возрастает по сравнению с глубокой водой. Это приводит к соответствующему понижению давления и появлению присасывающей силы, т.е. у судна увеличивается осадка. Поскольку движение подводного судна подо льдом в определенной степени аналогично движению обычного судна на мелководье, то у подводного судна также возникает сила присоса к ледяному покрову. Для удержания судна на заданном безопасном заглублении необходимо воспользоваться горизонтальными рулями, переложив их на угол атаки, обеспечивающий компенсацию силы присоса. Если скорость судна V будет приближаться к V_р, то во льду начнет развиваться система ИГВ. В результате, кроме стеснения объема жидкости, вызванного близостью ледяного покрова, возникает дополнительное стеснение, вызванное деформациями льда. Дополнительное стеснение, в свою очередь, приведет к появлению дополнительной силы присоса и к необходимости дополнительной перекладки горизонтальных рулей с целью удержания судна на заданном заглублении. При V=V_р амплитуда ИГВ, сила присоса и угол перекладки горизонтальных рулей достигнут максимальных значений. По мере дальнейшего роста V интенсивность ИГВ начинает уменьшаться, ледяной покров начнет вести себя подобно жесткому экрану, сила присоса будет падать и может даже изменить свое направление, т.е. превратиться в силу отталкивания (аналогию см. в [3]). Таким образом, по максимальной силе присоса, т.е. по углу перекладки горизонтальных рулей, соответствующему максимуму амплитуды ИГВ, можно судить о приближении скорости судна к V_р.

Способ осуществляется следующим образом

Под ледяным покровом на безопасном заглублении начинают перемещать подводное судно, скорость которого постепенно увеличивают от нуля до значения, при котором для компенсации силы присоса необходима перекладка горизонтальных рулей на максимальный угол, соответствующий наибольшей интенсивности ИГВ. После этого дальнейшее движение судна осуществляют с этой скоростью.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже показана схема деформирования ледяного покрова при разных скоростях движения судна.

Под ледяным покровом 1 на заглублении h₀ начинает движение подводное судно 2 с постепенно увеличивающейся от нуля скоростью V. Наличие стесненности жидкости вследствие близости льда, которую по аналогии с [3] можно оценивать через соотношение h₀/B, приведет к появлению силы присоса Р. Для удержания судна на заданном заглублении h₀ необходимо горизонтальные рули 3 переложить на углы атаки, компенсирующие силу присоса. По мере приближения V к V_р во льду начнут возникать ИГВ. При наступлении равенства V=V_р амплитуда ИГВ достигнет максимума (кривая прогибов 4). Возрастет до предела и стесненность потока h₁/B. Вследствие этого сила присоса Р достигнет наибольшего значения и соответственно возрастут необходимые углы атаки горизонтальных рулей 3. Если будет продолжаться дальнейший рост V, то амплитуда ИГВ начнет уменьшаться (кривая прогибов льда 5), стесненность потока h₂/B снизится, что приведет к уменьшению силы Р и углов атаки рулей, необходимых для удержания судна на заглублении h₀. Таким образом по максимальной силе присоса и по соответствующим углам перекладки рулей можно определить резонансную скорость, соответствующую максимальной амплитуде ИГВ.