устройство для разрушения ледяного покрова

Формула изобретения

Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящее из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, подающего под лед воздух в процессе его движения и способного затем останавливаться, отличающееся тем, что в корме судна выполняют каналы и снабжают их клапанами, которые открывают и закрывают с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, с помощью предварительно установленных приводов, при этом каналы посредством трубопроводов соединяют с баллонами сжатого воздуха, устанавливаемыми на подводном судне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, плавающим в ледовых условиях и разрушающим ледяной покров резонансным способом при всплытии в сплошном льду.

Уровень техники известен из решения, в котором для разрушения ледяного покрова используется подводное судно, возбуждающее резонансные изгибно-гравитационные волны (ИГВ) при своем движении и создающее гидравлический удар по льду снизу посредством своего торможения и одновременной подачи воздуха под лед в район вершины первого за кормой судна гребня волн (RU 2161578, С1 07.02.2000).

Недостатком решения является его ограниченная ледоразрушающая способность, т.е. недостаточная амплитуда возбуждаемых ИГВ при его реализации.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства для увеличения амплитуды ИГВ.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретения.

Ограничительные: Устройство для разрушения ледяного покрова, состоящего из подводного судна, способного двигаться подо льдом с резонансной скоростью, подавать под лед воздух в процессе его движения и затем останавливаться.

Отличительные: В корме судна выполняют каналы и снабжают их клапанами, которые открывают и закрывают с частотой, равной частоте резонансных изгибно-гравитационных волн, с помощью предварительно установленных приводов, при этом каналы посредством трубопроводов соединяют с баллонами сжатого воздуха, устанавливаемых на подводном судне.

Известно (см. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. Л.: Судостроение. - 1988. - 288 с.), что при движении тела в жидкости за ним вследствие ее вязкостных свойств и из-за отрыва пограничного слоя образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости большой протяженности (много больше длины ИГВ). Скорость в этом потоке в районе кормовой оконечности тела примерно равна скорости тела. Если тело, т.е. подводное судно, резко затормозить, то попутный поток, продолжая свое поступательное движение по инерции, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному уменьшению скорости попутного потока и, как известно из курса гидравлики (см. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидропроводы. М.: Машиностроение. - 1982, 424 с.), к гидроудару, т.е. резкому повышению давления в районе кормы судна. Поскольку протяженность попутного потока больше длины ИГВ, то его накопленную энергию можно использовать неоднократно в процессе торможения судна за счет формирования в его корме воздушных полостей. Если в процессе торможения судна за его кормой периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, формировать воздушные полости путем соответствующей подачи воздуха из корпуса судна за борт, то это приведет к появлению подо льдом периодической податливой (сжимаемой) области, т.к., благодаря высокой сжимаемости воздуха по отношению к сжимаемости воды, последняя из области повышенного давления, возникшей в корме при торможении судна, устремится в направлении наименьшего гидравлического сопротивления, т.е. в область воздушной полости. Получив в результате этого дополнительную скорость, массы воды вытеснят воздух и мгновенно остановятся при соударении с кормой судна. Таким образом, произойдет концентрация потенциальной энергии давления и кинетической энергии воды при гидроударе в корме судна. Периодическое же приложение подо льдом давления с резонансной частотой соответственно приведет к возбуждению во льду дополнительных резонансных ИГВ (см. Д.Е.Хейсин. Динамка ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, - 1967. - 227 с.). В результате на возбужденные от поступательного движения судна основные резонансные ИГВ належатся дополнительные резонансные ИГВ, возникающие в процессе - торможения судна и периодического формирования за его кормой воздушной полости. Наложение этих колебаний вызовет рост суммарной амплитуды ИГВ и их эффективность разрушения льда.

Изобретение поясняется чертежом и осуществляется следующим образом.

На подводном судне 1 в его кормовой оконечности выполняют каналы 2, которые снабжают клапонами 3 и приводят в движение с помощью приводов 4. Каналы 2 посредством трубопроводов 5 соединяют с баллонами сжатого воздуха 6.

Под ледяным покровом 7 на заданном заглублении Н начинают перемещать подводное судно 1 со скоростью v_p для возбуждения резонансных ИГВ 8. Если амплитуда этих волн окажется недостаточной для разрушения ледяного покрова 7, то судно, например, а за счет реверса гребных винтов 9 начинают тормозить. Одновременно с торможением судна 1 с помощью баллонов сжатого воздуха 6 для продувки цистерн главного балласта за кормой судна периодически с частотой, равной частоте резонансных ИГВ, формируют воздушную полость 10 путем соответствующей подачи из корпуса судна воздуха за борт. Для этого клапоны 2, соединенные посредством трубопроводов 5 с баллонами сжатого воздуха 6, открывают и закрывают при помощи приводов 4 и клапанов 3 с частотой, равной частоте резонансных ИГВ. Попутный поток 11, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути воздушную полость 10, что вызовет его ускорение, а затем после ее прохождения - препятствие в виде остановившегося судна 1. Это приведет к скачкообразному увеличению давления в районе кормы судна 12. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передастся во всех направлениях, в том числе и в направлении 13 к нижней поверхности ледяного покрова в районы вершин ИГВ 8, что вызовет возбуждение во льду дополнительных резонансных ИГВ 14. В результате на основные ИГВ 8, возбужденные от поступательного движения судна, наложатся дополнительные резонансные ИГВ 14, возникающие при торможении судна и периодического формирования за его кормой воздушной полости 10. Суммирование этих колебаний до профиля волны 15 повысит эффективность разрушения льда 7.