устройство для разрушения ледяного покрова

Формула изобретения

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 носовой его части под первой впадиной возбуждаемых судном изгибно-гравитационных волн установлены крылья малого размаха.

Описание изобретения к патенту

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

Известно техническое решение (2. Козин В.М., Онищук А.В. Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна/ПМТФ, Новосибирск, Наука, 1994, №2, с.78-91), в котором предлагается разрушать ледяной покров устройством в виде подводного судна, возбуждающего во льду изгибно-гравитационные волны при его движении с резонансной скоростью V_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых изгибно-гравитационных волн (ИГВ) максимальна.

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

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

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

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 установлены крылья малого размаха.

Известно (3. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. 1988. – 287 с.), что практически на всей судовой поверхности при движении судна формируется турбулентный пограничный слой. Если же на каком-либо участке поверхности уменьшить вязкостное сопротивление, то это приведет к увеличению скорости движения частиц жидкости на этом участке, что в свою очередь, в соответствии с законом Бернулли приведет к понижению давления в этом месте. Одним из устройств уменьшения вязкостного сопротивления является установка на корпус судна крыльев малого размаха (вихрегенераторов) [3].

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 новой 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 в районе впадины ИГВ, т.к. понижение давления в этом месте вызовет увеличение глубины впадины и соответствующий рост изгибных напряжений в ледяной пластине. В свою очередь это повысит эффективность разрушения льда подводным судном.

Изобретение осуществляется следующим образом.

В носовой части судна на его верхней поверхности в наиболее вероятном месте расположения первой впадины ИГВ устанавливают крылья малого размаха. При движении судна с V_p возникнут резонансные ИГВ, первая впадина которых окажется над участком судовой поверхности с методом установки крыльев. Как известно [3], движение судна сопровождается возникновением вязкостного сопротивления. Если его уменьшить под впадиной ИГВ, то это приведет к возникновению средней скорости обтекания поверхности судна, в этом месте частицы жидкости начнут двигаться с большой средней скоростью, т.к. возрастает полнота эпюры скоростей в пограничном слое, что, в свою очередь, вызовет понижение давления и соответственно, увеличение глубины впадины ИГВ, т.е. амплитуды ИГВ. В результате повысятся изгибные напряжения в ледяном покрове и эффективность разрушения льда по сравнению с известным решением [2].

Изобретение поясняется чертежом.

В носовой части 1 судна 2 устанавливают крылья малого размаха 3, ориентированные нормально к судовой поверхности. При движении судна со скоростью V_p первая впадина ИГВ 4, окажется над местом установки крыльев 3. В результате амплитуда ИГВ 5 будет больше по сравнению с амплитудой ИГВ 4, возбуждаемых известным устройством [2].