СПОСОБ РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА Российский патент 2001 года по МПК B63B35/08 

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 способа разрушения ледяного покрова резонансными изгибно-гравитационными волнами (ИГВ), возбуждаемыми подводным судном (1. В.М. Козин, А.В. Онищук Модельные исследования волнообразования в сплошном ледяном покрове от движения подводного судна. - ПМТФ, Новосибирск - Изд-во ВО Наука, 1994, N 2, с. 78-81), в котором предлагается разрушать ледяной покров подводным судном путем возбуждения изгибно-гравитационных волн при его движении с резонансной скоростью U_p, т.е. со скоростью, при которой амплитуда возбуждаемых ИГВ максимальна.

Недостатком способа является невозможность увеличения амплитуды ИГВ, т. е. ледоразрушающей способности судна, при его движении с резонансной скоростью.

Сущность изобретения заключается в разработке способа увеличения амплитуды ИГВ.

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

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные: ледяной покров разрушается подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении.

Отличительные: под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления, причем местное гидравлическое сопротивление образуют за счет выдвигающихся из корпуса судна пластин.

Известно (см. Войткунский Я.И. Сопротивление воды движению судов. Л.: Судостроение, 1988, 288 с. ), что при движении тела в жидкости за ним вследствие вязкостных свойств жидкости и из-за отрыва пограничного слоя образуется попутный поток, т.е. струя поступательно движущейся за телом жидкости. 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. При этом степень повышения давления будет зависеть от эффективности торможения попутного потока, которую можно повысить посредством образования в кормовой оконечности судна местного гидравлического сопротивления на пути движения попутного потока. Наложение этого давления на давление на нижнюю поверхность ледяного покрова от волновых колебаний воды приведет к увеличению деформаций льда, т.е. амплитуды ИГВ. В результате ледоразрушающая способность судна возрастет.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью U_p для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то судно, например, за счет реверса гребных винтов резко тормозят. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления в районе кормы судна. Для увеличения степени повышения давления в кормовой оконечности образуют местное гидравлическое сопротивление, например, в виде выдвигающихся из корпуса судна пластин, ориентированных поперек линий тока попутного потока, набегающего на заторможенное судно, т.е. перпендикулярно наружной поверхности корпуса в месте установки пластин. Пластины располагают внутри корпуса по всему его периметру и начинают их выдвигать одновременно с началом торможения судна. При этом для торможения всего попутного потока габаритный диаметр корпуса с полностью выдвинутыми пластинами должен быть больше диаметра попутного потока. Вследствие несжимаемости воды повышенное давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность ледяного покрова, что вызовет увеличение деформаций льда, т.е. амплитуда ИГВ, а следовательно, и их ледоразрушающая способность возрастут.

Изобретение поясняется чертежом, где показана схема деформирования ледяного покрова от возбуждаемых ИГВ и действия гидроудара.

Под ледяным покровом 1 на заданном заглублении H начинает движение подводное судно 2 со скоростью U_p, которое возбуждает систему резонансных ИГВ-3. Одновременно за судном вследствие вязкости воды образуется попутный поток 4.

Если амплитуда возбуждаемых волн 3 недостаточна для разрушения льда 1, то судно 2 резко тормозят (например, за счет реверса гребного винта 5) и одновременно выдвигают из корпуса пластины 9. При этом габаритный диаметр корпуса с выдвинутыми пластинами Д₁ должен быть больше диаметра попутного потока Д₂. Попутный поток 4, продолжая по инерции свое поступательное движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна 2 и гидравлическое сопротивление в виде пластин 9. Скорость потока резко уменьшится, что приведет к появлению в районе кормы судна области повышенного давления 6. Это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность льда 1 и приведет к появлению волны вспучивания 7. Наложение этой волны 7 на ИГВ-3 приведет к увеличению суммарных деформаций льда, т.е. к увеличению амплитуды волн в районе кормы судна, профиль которой будет представлен кривой 8. Рост суммарной амплитуды ИГВ 8 приведет к увеличению эффективности разрушения ледяного покрова 1.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда подводным судном. Технический результат достигается за счет создания подо льдом гидравлического удара посредством резкого торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления. Местное гидравлическое сопротивление образуют за счет выдвигающихся из корпуса судна пластин. 1 ил. ./

Способ разрушения ледяного покрова подводным судном путем возбуждения во льду резонансных изгибно-гравитационных волн при его движении, отличающийся тем, что под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством торможения подводного судна и образования в кормовой оконечности в момент торможения судна местного гидравлического сопротивления, причем местное гидравлическое сопротивление образуют за счет выдвигающихся из корпуса судна пластин.