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 разонансной скоростью v_р, 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 оттеснения пограничного слоя от корпуса судна с последующим торможением подводного судна, причем оттесняют пограничный слой при помощи поворота пластин, установленных в кормовой оконечности судна.

Известно (2. 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. Наложение этого давления на давление на нижнюю поверхность ледяного покрова от волновых колебаний воды приведет к увеличению деформаций льда, т.е. амплитуды ИГВ. Очевидно, что мощность гидроудара при неизменных параметрах судна, будет определяться поперечными размерами попутного потока и эффективностью его торможения. Известно [2], что попутный поток начинает формироваться в точках отрыва пограничного слоя. В частности, у подводного судна он возникает в кормовой оконечности в местах ее заострения, т.е. там, где происходит резкое изменение плавности обводов судна или кривизны корпуса. Если оттеснить пограничный слой от корпуса судна, то соответственно от оси корпуса отдаляется и точки его отрыва, т.е. поперечные размеры попутного потока также возрастут. Последующее торможение увеличенной таким образом массы жидкости попутного потока приведет к возрастанию мощности гидроудара и соответствующему росту деформаций льда. В результате ледоразрушающая способность судна возрастет.

Способ осуществляется следующим образом.

Под ледяным покровом на заданном заглублении начинают перемещать подводное судно со скоростью v_р для возбуждения резонансных ИГВ. Если амплитуда этих волн оказывается недостаточной для разрушения ледяного покрова, то пограничный слой, сформировавшийся на поверхности судна, оттесняют от корпуса, например, при помощи поворота пластин, установленных в кормовой оконечности судна. После этого за счет реверса гребных винтов судна резко тормозят. Попутный поток, сформировавшийся за судном при его поступательном движении и увеличенный до габаритных размеров повернутых пластин, продолжая по инерции свое движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна. Это приведет к скачкообразному увеличению давления в районе кормы судна. Вследствие несжимаемости воды это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность ледяного покрова, что вызовет увеличение деформации льда, т.е. амплитуда ИГВ, а следовательно, и их ледоразрушающая способность возрастут.

Изобретение поясняется графически, где на чертеже 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 v_р, 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 пограничный слой 5 оттесняют от корпуса судна 2 при помощи поворота пластин 6. После этого за счет реверса гребного винта 7 судно резко останавливают. Попутный поток, увеличенный до габаритных размеров в повернутых пластинах 6, продолжая по инерции свое поступательное движение, встретит на своем пути препятствие в виде остановившегося судна 2. Скорость потока резко уменьшится, что приведет к появлению в районе кормы судна области повышенного давления 8. Поскольку воду при реальных скоростях эксплуатации судов можно считать несжимаемой, то это давление мгновенно передастся на нижнюю поверхность льда 1 и приведет к появлению волны вспучивания 9. Наложение этой волны 9 на ИГВ-3 приведет к увеличению суммарных деформаций льда, т.к. к увеличению амплитуды волн в районе кормы судна, профиль которой будет представлен кривой 10. Рост суммарной амплитуды ИГВ 10 приведет к увеличению эффективности разрушения ледяного покрова 1.

Изобретение относится к судостроению, в частности к подводным судам, разрушающим ледяной покров резонансными изгибно-гравитационными волнами. Под ледяным покровом дополнительно создают гидравлический удар по льду снизу посредством оттеснения пограничного слоя от корпуса судна с последующим торможением подводного судна. Оттесняют пограничный слой при помощи поворота пластин, установленных в кормовой оконечности судна. Изобретение направлено на повышение эффективности разрушения льда. 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 оттеснения пограничного слоя от корпуса судна с последующим торможением подводного судна, причем оттесняют пограничный слой при помощи поворота пластин, установленных в кормовой оконечности судна.