ПОДВОДНОЕ ЛЕДОКОЛЬНОЕ СУДНО Российский патент 1998 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам, плавающим во льдах и разрушающим ледяной покров резонансным методом.

Известно устройство судна, содержащего корпус с носовым обтекателем (патент Великобритании N 2212452, кл. B 63 B 35/08, 1989).

Недостаток известного устройства состоит в том, что при реализации резонансного метода разрушения ледяного покрова судном может быть разрушен ледяной покров толщиной, не превышающей некоторого предельного значения, поскольку предельная толщина разрушаемого льда будет определяться геометрическими характеристиками корпуса и для каждого судна будет величиной конечной. Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в повышении эффективности разрушения ледяного покрова.

Требуемый результат достигается путем установки в носовой оконечности подводного судна выдвижного обтекателя и датчика давления, необходимого для определения максимума амплитуды изгибно-гравитационных волн (фиг. 1). Работа датчика давления основана на использовании особенности процесса волнообразования при движении подводного судна вблизи поверхности жидкости. При этом в носовой части происходит увеличение давления и понижение в кормовой (фиг. 2). Эти области давления являются причиной волнообразования. Таким образом, по величине гидростатического давления на поверхности судна можно судить об амплитуде возбуждаемых волн. Если датчик давления расположен в носовой оконечности, то с его помощью можно определить лишь максимум амплитуд носовых волн. Однако с его помощью в этом случае не удастся уловить момент, соответствующий максимальному волновому сопротивлению судна. Резкое увеличение волновой составляющей сопротивления происходит при совпадении фаз носовой и кормовой системы волн. Так как взаимодействие волновых систем происходит в кормовой оконечности, то располагая датчик в корме судна, можно контролировать не только рост амплитуды волн кормовой системы, но и процесс интерференции картины волнообразования.

Для управления интерференцией волн судно снабжено выдвижным обтекателем. Выдвиг обтекателя изменяет коэффициент продольной полноты ϕ, длину подводного судна и число Фруда Fr. Выдвигом обтекателя можно подобрать параметры ϕ и Fr таким образом, чтобы на поверхности воды генерировались волны максимальной амплитуды. Суммарная амплитуда поперечных волн определяется формулой:
A = (A_н + A_к + 2A_нA_к cos (b₀/Fr²))^1/2,
где:
A_н - амплитуда носовой системы поперечных волн;
A_к - амплитуда кормовой системы поперечных волн;
b₀ - коэффициент, определяющий отстояние центра положительных давлений от центра отрицательных давлений по длине судна.

Если фазы поперечных волн носовой и кормовой систем совпадают и cos (b₀/Fr²) = -1, т.е. Fr²= b₀/nπ, где n = 1, 2, 3, ..., то позади судна формируются значительные по высоте поперечные волны с амплитудой A = A_н + A_к. Если cos (b₀/Fr₂)=1, происходит наложение подошвы и вершины взаимодействующих волн, при этом амплитуды носовой и кормовой систем волн суммируются, но волновой рельеф за кормой в значительной мере выравнивается. Коэффициент b₀ зависит от формы обводов корпуса судна и скорости его движения. Приближенно при Fr < (ϕ/2π) b₀= ϕ+0,5πFr².
Эти соображения справедливы и для подводного судна, движущегося на малой глубине под сплошным ледяным покровом. Режим движения подводного судна, при котором происходит суммирование амплитуд носовой и кормовой систем волн, является рабочим, т.е. возможно разрушение льда наибольшей толщины (фиг. 4). В случае разности амплитуд носовой и кормовой систем волновое сопротивление будет минимальным. Такой режим движения подводного судна соответствует случаю, когда нет необходимости разрушать ледяной покров (фиг. 3).

Предложенное устройство подводного судна, имеющего выдвижной обтекатель и датчик давления, повышает эффективность процесса ледоразрушения благодаря возможности управления интерференцией волн. Это поможет настраиваться на резонанс без изменения скорости движения судна и обеспечит непрерывность процесса разрушения льда.

Предлагаемое изобретениe поясняется графически:
на фиг. 1 - подводное ледокольное судно;
на фиг. 2 - схема распределения давления по поверхности подводного судна при движении на малой глубине;
на фиг. 3 - подводное ледокольное судно в режиме, не связанным с ледоразрушением (амплитуда волн минимальна);
на фиг. 4 - подводное ледокольное судно в режиме ледоразрушения (амплитуда волн максимальна).

В носовой оконечности корпуса 1 подводного ледокольного судна установлен обтекатель 2, выдвигом которого регулируется процесс волнообразования в ледяном покрове. В кормовой оконечности установлен датчик давления 3, по показаниям которого можно судить о величине давления в кормовой части, т.к. минимальные значения давления соответствуют резонансной скорости ледоразрушения. Поддержание резонансной скорости и обеспечение желаемой интерференции волн осуществляется выдвигом обтекателя 2 контролируется датчиком давления 3, что обеспечивает непрерывность процесса ледоразрушения.

Изобретение относится к судостроению, в частности к судам, плавающим во льдах и разрушающим ледяной покров резонансным методом. Подводное ледокольное судно содержит корпус с носовым обтекателем, установленным с возможностью выдвижения, а корпус судна снабжен датчиком гидростатического давления, размещенным в кормовой оконечности судна. Поддержание резонансной скорости и обеспечение желаемой интерференции волн осуществляется выдвигом обтекателя и контролируется датчиком давления. Достигается повышение эффективности процесса ледоразрушения благодаря возможности управления интерференцией волн. 4 ил.

Подводное ледокольное судно, содержащее корпус с носовым обтекателем, отличающееся тем, что упомянутый обтекатель установлен с возможностью выдвижения, а корпус судна снабжен датчиком гидростатического давления, размещенным в кормовой оконечности корпуса судна.